Populiacijos ekologija: apibrėžimas, charakteristikos, teorija ir pavyzdžiai

Ekologai tiria, kaip organizmai sąveikauja su savo aplinka žemėje. Populiacijos ekologija yra labiau specializuota studijų sritis, kaip ir kodėl laikui bėgant keičiasi tų organizmų populiacijos.

Žmonių populiacijai XXI amžiuje didėjant, populiacijos ekologijoje surinkta informacija gali padėti planuoti. Tai taip pat gali padėti stengiantis išsaugoti kitas rūšis.

Į populiacijos biologija, terminas gyventojų reiškia toje pačioje vietovėje gyvenančios rūšies narių grupę.

Apibrėžimas gyventojų ekologija yra tyrimas, kaip įvairūs veiksniai daro įtaką gyventojų skaičiaus augimui, išgyvenimo ir dauginimosi tempams bei išnykimo rizikai.

Ekologai supranta ir aptaria organizmų populiacijas ir vartoja įvairius terminus. Populiacija yra visos vienos rūšies rūšys, gyvenančios tam tikroje vietoje. Populiacijos dydis reiškia bendrą buveinių individų skaičių. Gyventojų tankumas nurodo, kiek asmenų gyvena tam tikroje vietovėje.

Populiacijos dydis

Gyventojų tankis reiškia asmenų skaičių tam tikroje srityje. Mažo tankio srityje būtų išplitęs daugiau organizmų. Didelio tankio vietovėse daugiau asmenų gyvens arčiau, o tai paskatins didesnę išteklių konkurenciją.

Gyventojų sklaida: Gauna naudingos informacijos apie rūšių sąveiką. Tyrėjai gali daugiau sužinoti apie populiacijas, tyrinėdami jų pasiskirstymo ar išsklaidymo būdus.

Populiacijos pasiskirstymas apibūdina, kaip rūšies individai yra pasiskirstę, ar jie gyvena arti vienas kito, ar toli vienas nuo kito, ar susitelkę į grupes.

• Vienoda sklaida nurodo organizmus, gyvenančius konkrečioje teritorijoje. Vienas pavyzdžių būtų pingvinai. Pingvinai gyvena teritorijose, o tose teritorijose paukščiai išsidėsto palyginti vienodai.
• Atsitiktinė sklaida reiškia asmenų, tokių kaip vėjo išsklaidytos sėklos, plitimą, kuris po kelionės nukrenta atsitiktinai.
• Grupinė arba sugrupuota dispersija reiškia tiesų sėklų lašą į žemę, o ne nešamą, arba kartu gyvenančių gyvūnų grupes, pavyzdžiui, bandas ar mokyklas. Žuvų mokyklos demonstruoja šį sklaidos būdą.

Kvadrato metodas: Idealiu atveju populiacijos dydį būtų galima nustatyti suskaičiavus kiekvieną buveinės individą. Tai daugeliu atvejų yra nepraktiška, net jei neįmanoma, todėl ekologams dažnai tenka ekstrapoliuoti tokią informaciją.

Labai mažų organizmų, lėtai judančių, augalų ar kitų nejudančių organizmų atveju mokslininkai skenuoja vadinamąjį a kvadratas (ne „kvadrantas“; atkreipkite dėmesį į rašybą). Kvadratas reiškia buveinės viduje pažymėti to paties dydžio kvadratus. Dažnai naudojamos virvelės ir mediena. Tada tyrėjai gali lengviau suskaičiuoti kvadrato asmenis.

Skirtingi kvadratai gali būti išdėstyti skirtingose ​​srityse, kad tyrėjai gautų atsitiktinius mėginius. Tada duomenys, surinkti skaičiuojant asmenis kvadratuose, naudojami ekstrapoliuojant populiacijos dydį.

Pažymėti ir užfiksuoti: Akivaizdu, kad kvadratas neveiks gyvūnams, kurie labai daug juda. Taigi norėdami nustatyti judresnių organizmų populiacijos dydį, mokslininkai naudoja vadinamąjį metodą pažymėti ir užfiksuoti.

Pagal šį scenarijų pavieniai gyvūnai yra sugaunami ir pažymimi etikete, juosta, dažais ar kažkuo panašiu. Gyvūnas išleidžiamas atgal į jo aplinką. Vėliau vėliau sugaunamas dar vienas gyvūnų rinkinys, kuriame gali būti jau pažymėti gyvūnai, taip pat nepažymėti gyvūnai.

Pažymėtų ir nepažymėtų gyvūnų gaudymo rezultatas suteikia tyrėjams naudojimo santykį, ir iš to jie gali apskaičiuoti numatomą populiacijos dydį.

Šio metodo pavyzdys yra Kalifornijos kondoras, kuriame asmenys buvo sugauti ir pažymėti, kad būtų galima stebėti šios grėsmės pavojaus rūšių populiacijos dydį. Šis metodas nėra idealus dėl įvairių veiksnių, todėl modernesni metodai apima gyvūnų radiją.

Tomas Malthusas, paskelbusi esė, kurioje aprašytas gyventojų santykis su gamtos ištekliais, suformavo ankstyviausią gyventojų teoriją ekologija. Charlesas Darwinas apie tai išplėtė savo „tinkamiausių išlikimo“ koncepcijomis.

Savo istorijoje ekologija rėmėsi kitų studijų sričių koncepcijomis. Vienas mokslininkas, Alfredas Jamesas Lotka, pakeitė mokslo kursą, kai sugalvojo gyventojų ekologijos pradžią. Lotka siekė suformuoti naują „fizinės biologijos“ sritį, kurioje jis įtraukė sisteminį požiūrį į organizmų ir jų aplinkos santykių tyrimą.

Biostatistas Raymondas Pearlas atkreipė dėmesį į Lotkos darbą ir bendradarbiaudamas su juo aptarė plėšrūno ir grobio sąveiką.

Vito Volterraitalų matematikas plėšrūno ir grobio santykius pradėjo analizuoti 1920 m. Tai paskatintų tai, kas buvo vadinama Lotka-Volterra lygtys kuris tarnavo kaip matematinės populiacijos ekologijos tramplinas.

Australijos entomologas A.J. Nicholsonas vadovavo ankstyvosioms tyrimų sritims, susijusioms su tankio priklausomais mirtingumo veiksniais. H.G. Andrewartha ir L.C. Beržas toliau apibūdintų, kaip populiacijas veikia abiotiniai veiksniai. Lotkos sisteminis požiūris į ekologiją iki šiol daro įtaką šiai sričiai.

Populiacijos augimas atspindi asmenų skaičiaus pokytį per tam tikrą laikotarpį. Gyventojų skaičiaus augimą įtakoja gimstamumas ir mirtingumas, kurie savo ruožtu yra susiję su ištekliais jų aplinkoje arba išoriniais veiksniais, tokiais kaip klimatas ir nelaimės. Dėl sumažėjusių išteklių sumažės gyventojų skaičius. Logistinis augimas reiškia gyventojų skaičiaus augimą, kai ištekliai yra riboti.

Kai populiacijos dydis susiduria su neribotais ištekliais, jis paprastai auga labai greitai. Tai vadinama eksponentinis augimas. Pavyzdžiui, bakterijos augs eksponentiškai, kai bus suteikta galimybė gauti neribotą maistinių medžiagų kiekį. Tačiau tokio augimo negalima išlaikyti be galo.

Keliamoji galia: Kadangi realus pasaulis nesiūlo neribotų išteklių, žmonių skaičius augančioje populiacijoje ilgainiui pasieks tašką, kai resursų vis mažiau. Tada augimo tempas sulėtės ir išlygins.

Kai gyventojai pasiekia šį išlyginimo tašką, laikoma, kad didžiausia populiacija gali išlaikyti aplinką. Šio reiškinio terminas yra keliamoji galia. K raidė žymi keliamąją galią.

Augimas, gimstamumas ir mirtingumas: Siekdami tirti žmonių populiaciją, mokslininkai jau seniai naudojo demografiją, kad ištirtų populiacijos pokyčius laikui bėgant. Tokius pokyčius lemia gimstamumas ir mirtingumas.

Pavyzdžiui, didesnė populiacija lemtų didesnį gimstamumą vien dėl to, kad yra daugiau potencialių porų. Tačiau tai taip pat gali lemti didesnį mirtingumą dėl konkurencijos ir kitų kintamųjų, pavyzdžiui, ligų.

Gyventojai išlieka stabilūs, kai gimimo ir mirties rodikliai yra vienodi. Kai gimstamumas yra didesnis už mirštamumą, gyventojų skaičius didėja. Kai mirtingumas viršija gimstamumą, gyventojų skaičius mažėja. Tačiau šiame pavyzdyje neatsižvelgiama į imigraciją ir emigraciją.

Gyvenimo trukmė taip pat vaidina svarbų vaidmenį demografija. Kai asmenys gyvena ilgiau, jie taip pat veikia išteklius, sveikatą ir kitus veiksnius.

Ribojantys veiksniai: Ekologai tiria veiksnius, kurie riboja populiacijos augimą. Tai padeda jiems suprasti populiacijos pokyčius. Tai taip pat padeda jiems numatyti galimą ateities populiaciją.

Ištekliai aplinkoje yra ribojančių veiksnių pavyzdžiai. Pavyzdžiui, augalams reikia tam tikro vandens kiekio, maistinių medžiagų ir saulės spindulių. Gyvūnams reikia maisto, vandens, pastogės, prieigos prie porų ir saugių zonų lizdams.

Nuo tankio priklausomas gyventojų reguliavimas: Kai populiacijos ekologai aptaria populiacijos augimą, tai yra veiksniai, kurie priklauso nuo tankio arba nepriklauso nuo tankio.

Nuo tankio priklausomas gyventojų reguliavimas apibūdina scenarijų, kai gyventojų tankumas daro įtaką jos augimo tempui ir mirtingumui. Nuo tankio priklausomas reguliavimas yra labiau biotinis.

Pavyzdžiui, konkurencija rūšyse ir tarp rūšių dėl išteklių, ligų, plėšrumas o atliekų kaupimasis - tai nuo tankio priklausantys veiksniai. Turimo grobio tankis taip pat paveiktų plėšrūnų populiaciją, dėl ko jie judėtų ar potencialiai badautų.

Nepriklausomas nuo tankio gyventojų reguliavimas: Priešingai, nuo tankio nepriklausomas gyventojų reguliavimas nurodo natūralius (fizinius ar cheminius) veiksnius, turinčius įtakos mirtingumo rodikliams. Kitaip tariant, mirtingumas yra įtakojamas neatsižvelgiant į tankumą.

Šie veiksniai dažniausiai būna katastrofiški, pavyzdžiui, stichinės nelaimės (pvz., Gaisrai ir žemės drebėjimai). Taršavis dėlto yra žmogaus nuo tankio nepriklausomas veiksnys, veikiantis daugelį rūšių. Klimato krizė yra dar vienas pavyzdys.

Gyventojų ciklai: Gyventojai auga ir mažėja cikliškai, priklausomai nuo išteklių ir konkurencijos aplinkoje. Pavyzdys galėtų būti uogos ruoniai, kuriuos paveikė tarša ir per didelė žvejyba. Sumažėjęs ruonių grobis lemia didesnę ruonių mirtį. Jei gimimų skaičius padidėtų, gyventojų skaičius išliktų stabilus. Bet jei jų mirtis pralenktų gimimus, gyventojų sumažėtų.

Kaip klimato kaita toliau daro įtaką natūralioms populiacijoms, populiacijos biologijos modelių naudojimas tampa vis svarbesnis. Daugybė populiacijos ekologijos aspektų padeda mokslininkams geriau suprasti organizmų sąveiką ir padeda įgyvendinti rūšių valdymo, apsaugos ir apsaugos strategijas.