Ekologi pēta, kā organismi mijiedarbojas ar savu vidi uz zemes. Iedzīvotāju ekoloģija ir specializētāka pētījumu joma, kā un kāpēc šo organismu populācijas laika gaitā mainās.
Tā kā 21. gadsimtā cilvēku populācija pieaug, iedzīvotāju ekoloģijā iegūtā informācija var palīdzēt plānot. Tas var arī palīdzēt centienos saglabāt citas sugas.
Iedzīvotāju ekoloģijas definīcija
In populācijas bioloģija, termiņš populācija attiecas uz sugas pārstāvju grupu, kas dzīvo tajā pašā apgabalā.
Definīcija iedzīvotāju ekoloģija ir pētījums par to, kā dažādi faktori ietekmē iedzīvotāju skaita pieaugumu, izdzīvošanas un vairošanās ātrumu un izmiršanas risku.
Iedzīvotāju ekoloģijas raksturojums
Ekologi izmanto dažādus terminus, izprotot un apspriežot organismu populācijas. Populācija ir viena veida suga, kas dzīvo noteiktā vietā. Iedzīvotāju skaits apzīmē kopējo īpatņu skaitu dzīvotnē. Iedzīvotāju blīvums attiecas uz to, cik daudz cilvēku dzīvo noteiktā apgabalā.
Iedzīvotāju skaits ir apzīmēts ar burtu N, un tas ir vienāds ar kopējo indivīdu skaitu populācijā. Jo lielāka ir populācija, jo lielāka ir tās vispārējā variācija un līdz ar to arī ilgtermiņa izdzīvošanas potenciāls. Tomēr palielināts iedzīvotāju skaits var izraisīt citas problēmas, piemēram, resursu pārmērīgu izmantošanu, kas noved pie iedzīvotāju skaita sabrukuma.
Iedzīvotāju blīvums attiecas uz indivīdu skaitu noteiktā apgabalā. Zema blīvuma zonā būtu vairāk organismu. Augsta blīvuma apgabalos vairāk cilvēku dzīvotu tuvāk kopā, kas izraisītu lielāku resursu konkurenci.
Iedzīvotāju izkliede: Iegūst noderīgu informāciju par sugu mijiedarbību savā starpā. Pētnieki var uzzināt vairāk par populācijām, pētot to izplatīšanas vai izkliedēšanas veidu.
Populācijas sadalījums apraksta to, kā sugas indivīdi tiek izplatīti neatkarīgi no tā, vai tie dzīvo tuvu viens otram vai tālu viens no otra, vai arī tie ir grupēti grupās.
- Vienveidīga dispersija attiecas uz organismiem, kas dzīvo noteiktā teritorijā. Viens piemērs būtu pingvīni. Pingvīni dzīvo teritorijās, un tajās putni izvietojas relatīvi vienādi.
- Nejauša izkliede attiecas uz tādu cilvēku izplatību kā vēja izkliedētas sēklas, kas pēc ceļojuma nejauši nokrīt.
- Klasterizēta vai salikta dispersija attiecas uz taisnu sēklu pilienu uz zemes, nevis to nēsāšanu, vai uz kopā dzīvojošām dzīvnieku grupām, piemēram, ganāmpulkiem vai skolām. Zivju skolas demonstrē šo izkliedes veidu.
Kā tiek aprēķināts iedzīvotāju skaits un blīvums
Kvadrāta metode: Ideālā gadījumā populācijas lielumu varētu noteikt, saskaitot visus dzīvotnē esošos indivīdus. Tas ir ļoti nepraktiski daudzos gadījumos, ja ne pat neiespējami, tāpēc ekologiem šāda informācija bieži nākas ekstrapolēt.
Ļoti mazu organismu, lēnas kustības, augu vai citu nemobilu organismu gadījumā zinātnieki skenē tā saukto a kvadrāts (nevis "kvadrants"; ņemiet vērā pareizrakstību). Kvadrāts nozīmē tāda paša izmēra kvadrātu atzīmēšanu dzīvotnes iekšienē. Bieži tiek izmantotas auklas un koks. Tad pētnieki var vieglāk saskaitīt kvadrātā esošās personas.
Dažādus kvadrātus var ievietot dažādās jomās, lai pētnieki iegūtu izlases paraugus. Pēc tam datus, kas savākti, skaitot indivīdus kvadrātos, izmanto populācijas lieluma ekstrapolēšanai.
Atzīmēt un no jauna uzņemt: Acīmredzot kvadrāts nederētu dzīvniekiem, kuri ļoti daudz pārvietojas pa apli. Tātad, lai noteiktu mobilāku organismu populācijas lielumu, zinātnieki izmanto metodi, ko sauc atzīmējiet un atkārtoti uzņemiet.
Šajā scenārijā atsevišķi dzīvnieki tiek notverti un pēc tam marķēti ar atzīmi, joslu, krāsu vai kaut ko līdzīgu. Dzīvnieks tiek atkal izlaists savā vidē. Tad vēlāk tiek sagūstīts vēl viens dzīvnieku komplekts, un tajā var būt gan jau atzīmētie, gan arī nemarķētie dzīvnieki.
Gan atzīmētu, gan nemarķētu dzīvnieku sagūstīšanas rezultāts dod pētniekiem izmantošanas attiecību, un no tā viņi var aprēķināt aptuveno populācijas lielumu.
Šīs metodes piemērs ir Kalifornijas kondors, kurā indivīdi tika notverti un apzīmēti, lai sekotu šīs apdraudētās sugas populācijas lielumam. Šī metode nav ideāla dažādu faktoru dēļ, tāpēc modernākas metodes ietver dzīvnieku izsekošanu pa radio.
Iedzīvotāju ekoloģijas teorija
Tomass Maltuss, kurš publicēja eseju, kurā aprakstīta iedzīvotāju saistība ar dabas resursiem, veidoja agrāko iedzīvotāju teoriju ekoloģija. Čārlzs Darvins izvērsās šajā jautājumā ar “visizcilāko izdzīvošanu”.
Savā vēsturē ekoloģija balstījās uz citu studiju jomu koncepcijām. Viens zinātnieks, Alfrēds Džeimss Lotka, mainīja zinātnes kursu, kad viņš nāca klajā ar iedzīvotāju ekoloģijas sākumu. Lotka centās izveidot jaunu “fiziskās bioloģijas” jomu, kurā viņš iekļāva sistēmas pieeju, lai pētītu attiecības starp organismiem un viņu vidi.
Biostatistiķis Reimonds Pērls ņēma vērā Lotkas darbu un sadarbojās ar viņu, lai apspriestu plēsēju un laupījumu mijiedarbību.
Vito Volterraitāļu matemātiķis 1920. gados sāka analizēt plēsēju un laupījumu attiecības. Tas novestu pie tā sauktajiem Lotka-Volterra vienādojumi kas kalpoja par atspēriena punktu matemātiskajā populācijas ekoloģijā.
Austrālijas entomologs A.J. Nikolsons vadīja agrīnās izpētes jomas attiecībā uz no blīvuma atkarīgiem mirstības faktoriem. H.G. Endrjūartha un L.C. Bērzs turpinātu aprakstīt, kā abiotiskie faktori ietekmē populācijas. Lotka sistēmas pieeja ekoloģijai joprojām ietekmē šo jomu līdz šai dienai.
Iedzīvotāju pieauguma temps un piemēri
Populācijas pieaugums atspoguļo indivīdu skaita izmaiņas noteiktā laika periodā. Iedzīvotāju skaita pieaugumu ietekmē dzimstības un mirstības rādītāji, kas savukārt ir saistīti ar resursiem viņu vidē vai tādiem ārējiem faktoriem kā klimats un katastrofas. Resursu samazināšanās novedīs pie iedzīvotāju skaita pieauguma samazināšanās. Loģistikas izaugsme attiecas uz iedzīvotāju skaita pieaugumu, ja resursi ir ierobežoti.
Kad populācijas lielums sastopas ar neierobežotiem resursiem, tam ir tendence augt ļoti ātri. To sauc eksponenciāla izaugsme. Piemēram, baktērijas pieaugs eksponenciāli, ja tām būs piekļuve neierobežotai uzturvielu daudzumam. Tomēr šādu izaugsmi nevar uzturēt bezgalīgi.
Nestspēja: Tā kā reālā pasaule nepiedāvā neierobežotus resursus, cilvēku skaits pieaugošā populācijā galu galā sasniegs punktu, kad resursu kļūst mazāk. Tad izaugsmes temps palēnināsies un izlīdzināsies.
Kad iedzīvotāji sasnieguši šo izlīdzināšanas punktu, tiek uzskatīts, ka lielākais iedzīvotāju skaits, kādu vide spēj uzturēt. Šīs parādības termins ir celtspēja. K burts apzīmē kravnesību.
Izaugsme, dzimšanas un mirstības līmenis: Cilvēku populācijas pieaugumam pētnieki jau sen izmanto demogrāfiju, lai pētītu iedzīvotāju skaita izmaiņas laika gaitā. Šādas izmaiņas izriet no dzimstības un mirstības.
Piemēram, lielāks iedzīvotāju skaits izraisītu augstāku dzimstību tikai vairāk potenciālo biedru dēļ. Tomēr tas var izraisīt arī lielāku konkurences un citu mainīgo, piemēram, slimību, mirstības līmeni.
Iedzīvotāji paliek stabili, ja dzimstības un mirstības rādītāji ir vienādi. Kad dzimstība pārsniedz mirstību, iedzīvotāju skaits palielinās. Kad mirstība pārsniedz dzimstību, iedzīvotāju skaits samazinās. Šis piemērs tomēr neņem vērā imigrāciju un emigrāciju.
Dzīves ilgumam ir arī nozīme demogrāfija. Kad indivīdi dzīvo ilgāk, tie ietekmē arī resursus, veselību un citus faktorus.
Ierobežojošie faktori: Ekologi pēta faktorus, kas ierobežo iedzīvotāju skaita pieaugumu. Tas viņiem palīdz izprast izmaiņas, kuras piedzīvo populācijas. Tas arī palīdz viņiem paredzēt potenciālo nākotni iedzīvotājiem.
Resursi vidē ir ierobežojošu faktoru piemēri. Piemēram, augiem apgabalā nepieciešams noteikts daudzums ūdens, barības vielas un saules gaisma. Dzīvniekiem ligzdošanai nepieciešama barība, ūdens, pajumte, piekļuve biedriem un drošas vietas.
No blīvuma atkarīga iedzīvotāju regulēšana: Kad populācijas ekologi apspriež populācijas pieaugumu, tas notiek caur faktoriem, kas ir atkarīgi no blīvuma vai neatkarīgi no blīvuma.
No blīvuma atkarīga iedzīvotāju regulēšana apraksta scenāriju, kurā iedzīvotāju blīvums ietekmē tā augšanas ātrumu un mirstību. No blīvuma atkarīgais regulējums mēdz būt vairāk biotisks.
Piemēram, konkurence sugās un starp sugām un resursiem, slimībām, plēsība un atkritumu uzkrāšanās ir faktori, kas atkarīgi no blīvuma. Pieejamā laupījuma blīvums ietekmētu arī plēsēju populāciju, liekot tiem pārvietoties vai potenciāli nomirt badā.
No blīvuma neatkarīgs iedzīvotāju regulējums: Turpretī no blīvuma neatkarīga iedzīvotāju regulēšana attiecas uz dabiskiem (fizikāliem vai ķīmiskiem) faktoriem, kas ietekmē mirstības rādītājus. Citiem vārdiem sakot, mirstība tiek ietekmēta, neņemot vērā blīvumu.
Šie faktori mēdz būt katastrofāli, piemēram, dabas katastrofas (piemēram, kūlas ugunsgrēki un zemestrīces). Piesārņojumstomēr ir cilvēka radīts blīvuma faktors, kas ietekmē daudzas sugas. Klimata krīze ir vēl viens piemērs.
Iedzīvotāju cikli: Iedzīvotāju skaits cikliski pieaug un samazinās atkarībā no resursiem un konkurences vidē. Kā piemēru varētu minēt roņu roņus, kurus ietekmē piesārņojums un pārzveja. Samazināts roņu laupījums izraisa roņu nāves pieaugumu. Ja dzimušo skaits pieaugtu, šis iedzīvotāju skaits paliktu stabils. Bet, ja viņu nāve apsteigtu dzimstību, iedzīvotāju skaits saruktu.
Kā klimata izmaiņas turpina ietekmēt dabiskās populācijas, populācijas bioloģijas modeļu izmantošana kļūst arvien svarīgāka. Daudzie populācijas ekoloģijas aspekti palīdz zinātniekiem labāk izprast organismu mijiedarbību un palīdz sugu apsaimniekošanas, saglabāšanas un aizsardzības stratēģijās.