Bevolkingsecologie: definitie, kenmerken, theorie en voorbeelden

Ecologen bestuderen hoe organismen omgaan met hun omgeving op aarde. Populatie-ecologie is een meer gespecialiseerd onderzoeksgebied van hoe en waarom de populaties van die organismen in de loop van de tijd veranderen.

Naarmate de menselijke populatie in de 21e eeuw groeit, kan de informatie die wordt verkregen uit populatie-ecologie helpen bij de planning. Het kan ook helpen bij inspanningen om andere soorten te behouden.

In populatiebiologie, de voorwaarde bevolking verwijst naar een groep leden van een soort die in hetzelfde gebied leeft.

De definitie van Populatie-ecologie is de studie van hoe verschillende factoren de bevolkingsgroei, overlevings- en reproductiesnelheden en het risico van uitsterven beïnvloeden.

Ecologen gebruiken verschillende termen bij het begrijpen en bespreken van populaties van organismen. Een populatie is het geheel van een soort die op een bepaalde locatie woont. Bevolkingsgrootte: vertegenwoordigt het totale aantal individuen in een habitat.

Bevolkingsgrootte: wordt weergegeven door de letter N en is gelijk aan het totale aantal individuen in een populatie. Hoe groter een populatie is, hoe groter de generieke variatie en dus het potentieel voor overleving op lange termijn. Een grotere populatie kan echter leiden tot andere problemen, zoals overmatig gebruik van hulpbronnen, wat kan leiden tot een bevolkingscrash.

Bevolkingsdichtheid verwijst naar het aantal personen in een bepaald gebied. Een gebied met een lage dichtheid zou meer organismen verspreiden. In gebieden met een hoge dichtheid zouden meer individuen dichter bij elkaar wonen, wat zou leiden tot meer concurrentie op het gebied van hulpbronnen.

Bevolkingsspreiding: Levert nuttige informatie op over hoe soorten met elkaar omgaan. Onderzoekers kunnen meer te weten komen over populaties door te bestuderen hoe ze zijn verspreid of verspreid.

Populatieverdeling beschrijft hoe individuen van een soort zijn verspreid, of ze nu dicht bij elkaar of ver uit elkaar leven, of geclusterd in groepen.

• Uniforme verspreiding verwijst naar organismen die in een bepaald territorium leven. Een voorbeeld zijn pinguïns. Pinguïns leven in territoria en binnen die territoria verspreiden de vogels zich relatief uniform.
• Willekeurige spreiding verwijst naar de verspreiding van individuen, zoals door de wind verspreide zaden, die willekeurig vallen na het reizen.
• Geclusterde of geklonterde dispersie verwijst naar een rechtstreekse druppel zaden op de grond, in plaats van te worden gedragen, of naar groepen dieren die samenleven, zoals kuddes of scholen. Scholen vissen vertonen deze manier van verspreiding.

Kwadraat methode: Idealiter zou de populatiegrootte kunnen worden bepaald door elk individu in een habitat te tellen. Dit is in veel gevallen zeer onpraktisch, zo niet onmogelijk, dus ecologen moeten dergelijke informatie vaak extrapoleren.

In het geval van zeer kleine organismen, slow movers, planten of andere niet-mobiele organismen, scannen wetenschappers met een zogenaamde kwadratisch (niet "kwadrant"; let op de spelling). Een quadrat houdt in dat vierkanten van dezelfde grootte binnen een habitat worden afgebakend. Vaak wordt er gebruik gemaakt van touw en hout. Dan kunnen onderzoekers gemakkelijker de individuen binnen het kwadraat tellen.

Verschillende kwadraten kunnen in verschillende gebieden worden geplaatst, zodat onderzoekers willekeurige steekproeven krijgen. De gegevens die zijn verzameld door de individuen in de quadrats te tellen, worden vervolgens gebruikt om de populatiegrootte te extrapoleren.

Markeer en herover: Het is duidelijk dat een quadrat niet zou werken voor dieren die veel bewegen. Dus om de populatiegrootte van meer mobiele organismen te bepalen, gebruiken wetenschappers een methode genaamd markeren en heroveren.

In dit scenario worden individuele dieren gevangen en vervolgens gemarkeerd met een label, band, verf of iets dergelijks. Het dier wordt weer vrijgelaten in zijn omgeving. Dan wordt op een later tijdstip een andere set dieren gevangen, en die set kan zowel de reeds gemarkeerde als niet-gemarkeerde dieren bevatten.

Het resultaat van het vangen van zowel gemarkeerde als ongemarkeerde dieren geeft onderzoekers een verhouding die ze moeten gebruiken, en op basis daarvan kunnen ze de geschatte populatiegrootte berekenen.

Een voorbeeld van deze methode is die van de Californische condor, waarbij individuen werden gevangen en getagd om de populatiegrootte van deze bedreigde soort te volgen. Deze methode is niet ideaal vanwege verschillende factoren, dus modernere methoden omvatten het volgen van dieren via radio.

Thomas Malthus, die een essay publiceerde waarin de relatie van de bevolking tot natuurlijke hulpbronnen werd beschreven, vormde de vroegste theorie van de bevolking ecologie. Charles Darwin breidde dit uit met zijn 'survival of the fittest'-concepten.

In haar geschiedenis vertrouwde ecologie op de concepten van andere vakgebieden. Een wetenschapper, Alfred James Lotka, veranderde de koers van de wetenschap toen hij met het begin van de populatie-ecologie op de proppen kwam. Lotka zocht de vorming van een nieuw veld van 'fysische biologie' waarin hij een systeembenadering incorporeerde voor het bestuderen van de relatie tussen organismen en hun omgeving.

Biostatisticus Raymond Pearl nam kennis van Lotka's werk en werkte met hem samen om de interacties tussen roofdieren en prooien te bespreken.

Vito Volterra, een Italiaanse wiskundige, begon in de jaren 1920 met het analyseren van roofdier-prooirelaties. Dit zou leiden tot wat werd genoemd Lotka-Volterra-vergelijkingen die als springplank diende voor de wiskundige populatie-ecologie.

Australische entomoloog A.J. Nicholson leidde de vroege onderzoeksgebieden met betrekking tot dichtheidsafhankelijke sterftefactoren. H.G. Andrewartha en L.C. Birch zou verder beschrijven hoe populaties worden beïnvloed door abiotische factoren. Lotka's systeembenadering van ecologie heeft tot op de dag van vandaag invloed op het veld.

Bevolkingsgroei weerspiegelt de verandering in het aantal individuen over een bepaalde periode. De bevolkingsgroei wordt beïnvloed door geboorte- en sterftecijfers, die op hun beurt verband houden met hulpbronnen in hun omgeving of met externe factoren zoals klimaat en rampen. Verminderde hulpbronnen zullen leiden tot een verminderde bevolkingsgroei. Logistieke groei verwijst naar bevolkingsgroei wanneer de middelen beperkt zijn.

Wanneer een populatiegrootte onbeperkte hulpbronnen tegenkomt, heeft deze de neiging om zeer snel te groeien. Dit heet exponentiële groei. Bacteriën zullen bijvoorbeeld exponentieel groeien als ze toegang krijgen tot onbeperkte voedingsstoffen. Een dergelijke groei kan echter niet oneindig worden volgehouden.

Draagvermogen: Omdat de echte wereld geen onbeperkte hulpbronnen biedt, zal het aantal individuen in een groeiende bevolking uiteindelijk een punt bereiken waarop hulpbronnen schaarser worden. Dan zal de groeisnelheid vertragen en afvlakken.

Zodra een populatie dit afvlakkingspunt bereikt, wordt ze beschouwd als de grootste populatie die het milieu kan ondersteunen. De term voor dit fenomeen is draagvermogen. De letter K staat voor draagvermogen.

Groei, geboorte- en sterftecijfer: Voor de groei van de menselijke bevolking hebben onderzoekers lang demografie gebruikt om populatieveranderingen in de loop van de tijd te bestuderen. Dergelijke veranderingen zijn het gevolg van geboortecijfers en sterftecijfers.

Grotere populaties zouden bijvoorbeeld leiden tot hogere geboortecijfers alleen vanwege meer potentiële partners. Dit kan echter ook leiden tot hogere sterftecijfers door concurrentie en andere variabelen zoals ziekte.

Populaties blijven stabiel wanneer geboorte- en sterftecijfers gelijk zijn. Als het geboortecijfer hoger is dan het sterftecijfer, neemt de bevolking toe. Wanneer het sterftecijfer het geboortecijfer overtreft, daalt de bevolking. Dit voorbeeld houdt echter geen rekening met immigratie en emigratie.

Levensverwachting speelt ook een rol bij demografie. Wanneer individuen langer leven, hebben ze ook invloed op hulpbronnen, gezondheid en andere factoren.

Beperkende factoren: Ecologen bestuderen factoren die de bevolkingsgroei beperken. Dit helpt hen de veranderingen die populaties ondergaan te begrijpen. Het helpt hen ook om mogelijke toekomsten voor de bevolking te voorspellen.

Hulpbronnen in het milieu zijn voorbeelden van beperkende factoren. Planten hebben bijvoorbeeld een bepaalde hoeveelheid water, voedingsstoffen en zonlicht nodig in een gebied. Dieren hebben voedsel, water, onderdak, toegang tot partners en veilige nestplaatsen nodig.

Dichtheidsafhankelijke bevolkingsregulering: Wanneer populatie-ecologen de groei van een populatie bespreken, is dat door de lens van factoren die dichtheidsafhankelijk of dichtheidsonafhankelijk zijn.

Dichtheidsafhankelijke bevolkingsregulering beschrijft een scenario waarin de dichtheid van een bevolking van invloed is op de groeisnelheid en sterfte. Dichtheidsafhankelijke regulatie heeft de neiging meer biotisch te zijn.

Bijvoorbeeld concurrentie binnen en tussen soorten om hulpbronnen, ziekten, predatie en afvalophoping vertegenwoordigen allemaal dichtheidsafhankelijke factoren. De dichtheid van beschikbare prooien zou ook van invloed zijn op de populatie roofdieren, waardoor ze zouden verhuizen of mogelijk zouden verhongeren.

Dichtheidsonafhankelijke bevolkingsregulering: In tegenstelling tot, dichtheidsonafhankelijke bevolkingsregulering verwijst naar natuurlijke (fysische of chemische) factoren die de sterftecijfers beïnvloeden. Met andere woorden, de sterfte wordt beïnvloed zonder rekening te houden met de dichtheid.

Deze factoren zijn meestal catastrofaal, zoals natuurrampen (bijvoorbeeld bosbranden en aardbevingen). Verontreinigingis echter een door de mens veroorzaakte dichtheidsonafhankelijke factor die veel soorten beïnvloedt. De klimaatcrisis is een ander voorbeeld.

Bevolkingscycli: Bevolkingen stijgen en dalen op een cyclische manier, afhankelijk van de hulpbronnen en de concurrentie in de omgeving. Een voorbeeld zijn gewone zeehonden, die worden getroffen door vervuiling en overbevissing. Verminderde prooi voor de zeehonden leidt tot een verhoogde sterfte van zeehonden. Als het aantal geboorten zou toenemen, zou die bevolkingsomvang stabiel blijven. Maar als hun sterfgevallen groter waren dan geboorten, zou de bevolking afnemen.

Net zo klimaatverandering natuurlijke populaties blijft beïnvloeden, wordt het gebruik van populatiebiologische modellen belangrijker. De vele facetten van populatie-ecologie helpen wetenschappers beter te begrijpen hoe organismen op elkaar inwerken en helpen bij strategieën voor soortenbeheer, instandhouding en bescherming.