Ecologia populației: definiție, caracteristici, teorie și exemple

Ecologiștii studiază modul în care organismele interacționează cu mediile lor de pe pământ. Ecologia populației este un domeniu de studiu mai specializat cu privire la modul și motivul pentru care populațiile acestor organisme se schimbă în timp.

Pe măsură ce populația umană crește în secolul 21, informațiile obținute din ecologia populației pot ajuta la planificare. De asemenea, poate ajuta la eforturile de conservare a altor specii.

În biologia populației, termenul populației se referă la un grup de membri ai unei specii care trăiește în aceeași zonă.

Definiția lui ecologia populației este studiul modului în care diferiți factori afectează creșterea populației, ratele de supraviețuire și reproducere și riscul de dispariție.

Ecologiștii folosesc diferiți termeni atunci când înțeleg și discută populațiile de organisme. O populație este un singur tip de specie care locuiește într-o anumită locație. Mărimea populației reprezintă numărul total de indivizi dintr-un habitat.

Mărimea populației este reprezentat de litera N și este egal cu numărul total de indivizi dintr-o populație. Cu cât este mai mare populația, cu atât este mai mare variația generică și, prin urmare, potențialul său de supraviețuire pe termen lung. Creșterea dimensiunii populației poate, totuși, să conducă la alte probleme, cum ar fi utilizarea excesivă a resurselor care duce la un accident de populație.

Densitatea populației se referă la numărul de indivizi dintr-o anumită zonă. O zonă cu densitate mică ar avea mai multe organisme răspândite. Zonele cu densitate mare ar avea mai mulți indivizi care trăiesc mai aproape, ceea ce ar duce la o concurență mai mare a resurselor.

Dispersia populației: Oferă informații utile despre modul în care speciile interacționează între ele. Cercetătorii pot afla mai multe despre populații studiind modul în care sunt distribuite sau dispersate.

Distribuția populației descrie modul în care indivizii unei specii sunt răspândiți, indiferent dacă trăiesc în imediata apropiere una de cealaltă sau la distanță, sau grupați în grupuri.

• Dispersie uniformă se referă la organismele care trăiesc într-un anumit teritoriu. Un exemplu ar fi pinguinii. Pinguinii trăiesc în teritorii, iar în interiorul acestor teritorii păsările se separă relativ uniform.
• Dispersie aleatorie se referă la răspândirea indivizilor, cum ar fi semințele dispersate de vânt, care cad la întâmplare după călătorie.
• Dispersie grupată sau aglomerată se referă la o picătură dreaptă de semințe la pământ, mai degrabă decât a fi transportată, sau la grupuri de animale care trăiesc împreună, cum ar fi turme sau școli. Școlile de pești prezintă acest mod de dispersare.

Metoda Quadrat: În mod ideal, dimensiunea populației ar putea fi determinată prin numărarea fiecărui individ dintr-un habitat. Acest lucru este extrem de practic în multe cazuri, dacă nu chiar imposibil, astfel încât ecologiștii trebuie adesea să extrapoleze astfel de informații.

În cazul organismelor foarte mici, al celor cu mișcare lentă, a plantelor sau a altor organisme nemobile, oamenii de știință scanează folosesc ceea ce se numește quadrat (nu „cadran”; notați ortografia). Un quadrat presupune marcarea unor pătrate de aceeași dimensiune în interiorul unui habitat. Adesea se folosesc șnur și lemn. Apoi, cercetătorii pot număra mai ușor indivizii din quadrat.

Diferite pătrate pot fi plasate în diferite zone, astfel încât cercetătorii să obțină probe aleatorii. Datele colectate din numărarea indivizilor din pătrate sunt apoi utilizate pentru a extrapola dimensiunea populației.

Marcați și recuperați: Evident, un quadrat nu ar funcționa pentru animalele care se mișcă foarte mult. Deci, pentru a determina dimensiunea populației mai multor organisme mobile, oamenii de știință folosesc o metodă numită marchează și recuceresc.

În acest scenariu, animalele individuale sunt capturate și apoi marcate cu o etichetă, bandă, vopsea sau ceva similar. Animalul este eliberat înapoi în mediul său. Apoi, la o dată ulterioară, este capturat un alt set de animale, iar acel set poate include cele deja marcate, precum și animalele nemarcate.

Rezultatul capturării atât a animalelor marcate, cât și a celor nemarcate oferă cercetătorilor un raport de utilizare și, din aceasta, pot calcula dimensiunea estimată a populației.

Un exemplu al acestei metode este cel al condorului din California, în care indivizii au fost capturați și etichetați pentru a urmări dimensiunea populației acestei specii amenințate. Această metodă nu este ideală datorită diferiților factori, astfel încât metodele mai moderne includ urmărirea radio a animalelor.

Thomas Malthus, care a publicat un eseu care descria relația populației cu resursele naturale, a format cea mai timpurie teorie a populației ecologie. Charles Darwin a dezvoltat acest lucru prin conceptele sale de „supraviețuire a celor mai potrivite”.

În istoria sa, ecologia s-a bazat pe conceptele altor domenii de studiu. Un om de știință, Alfred James Lotka, a schimbat cursul științei când a venit cu începuturile ecologiei populației. Lotka a căutat formarea unui nou domeniu al „biologiei fizice” în care a încorporat o abordare sistemică a studierii relației dintre organisme și mediul lor.

Biostatisticianul Raymond Pearl a luat act de munca lui Lotka și a colaborat cu el pentru a discuta despre interacțiunile prădător-pradă.

Vito Volterra, un matematician italian, a început să analizeze relațiile prădător-pradă în anii 1920. Acest lucru ar duce la ceea ce s-a numit Ecuațiile Lotka-Volterra care a servit drept trambulină pentru ecologia matematică a populației.

Entomologul australian A.J. Nicholson a condus primele câmpuri de studiu privind factorii de mortalitate dependenți de densitate. H.G. Andrewartha și L.C. Birch ar continua să descrie modul în care populațiile sunt afectate de factori abiotici. Abordarea sistemică a lui Lotka a ecologiei influențează încă domeniul până în prezent.

Creșterea populației reflectă schimbarea numărului de indivizi pe o perioadă de timp. Rata de creștere a populației este afectată de ratele de natalitate și deces, care la rândul lor sunt legate de resursele din mediul lor sau de factori externi precum clima și dezastrele. Reducerea resurselor va duce la o creștere a populației scăzută. Creștere logistică se referă la creșterea populației atunci când resursele sunt limitate.

Atunci când dimensiunea populației întâlnește resurse nelimitate, tinde să crească foarte repede. Aceasta se numește crestere exponentiala. De exemplu, bacteriile vor crește exponențial atunci când li se oferă acces la nutrienți nelimitați. Cu toate acestea, o astfel de creștere nu poate fi susținută la nesfârșit.

Capacitate de transport: Deoarece lumea reală nu oferă resurse nelimitate, numărul persoanelor dintr-o populație în creștere va ajunge în cele din urmă la un moment în care resursele devin mai rare. Apoi, rata de creștere va încetini și se va reduce.

Odată ce o populație atinge acest punct de nivelare, este considerată cea mai mare populație pe care mediul o poate susține. Termenul pentru acest fenomen este capacitatea de încărcare. Litera K reprezintă capacitatea de încărcare.

Rata de creștere, natalitate și deces: Pentru creșterea populației umane, cercetătorii au folosit demografia pentru a studia modificările populației în timp. Astfel de modificări rezultă din natalitatea și rata mortalității.

Populațiile mai mari, de exemplu, ar duce la rate mai mari ale natalității doar din cauza mai multor parteneri potențiali. Cu toate acestea, acest lucru poate duce, de asemenea, la rate mai mari de deces din cauza concurenței și a altor variabile, cum ar fi boala.

Populațiile rămân stabile atunci când natalitatea și mortalitatea sunt egale. Atunci când natalitatea este mai mare decât rata mortalității, populația crește. Când ratele mortalității depășesc ratele natalității, populația scade. Cu toate acestea, acest exemplu nu ține cont de imigrație și emigrare.

Speranța de viață joacă, de asemenea, un rol în demografie. Când indivizii trăiesc mai mult, afectează și resursele, sănătatea și alți factori.

Factori limitativi: Ecologiștii studiază factori care limitează creșterea populației. Acest lucru îi ajută să înțeleagă schimbările suferite de populații. De asemenea, îi ajută să prezică viitorul potențial pentru populații.

Resursele din mediu sunt exemple de factori limitativi. De exemplu, plantele au nevoie de o anumită cantitate de apă, substanțe nutritive și lumina soarelui într-o zonă. Animalele necesită hrană, apă, adăpost, acces la perechi și zone sigure pentru cuib.

Reglementarea populației în funcție de densitate: Atunci când ecologii populației discută despre creșterea unei populații, este prin prisma factorilor dependenți de densitate sau independenți de densitate.

Reglementarea populației dependente de densitate descrie un scenariu în care densitatea populației îi afectează rata de creștere și mortalitatea. Reglarea dependentă de densitate tinde să fie mai biotică.

De exemplu, concurența în cadrul și între specii pentru resurse, boli, prădare iar acumularea deșeurilor reprezintă factori dependenți de densitate. Densitatea prăzilor disponibile ar afecta și populația de prădători, determinându-i să se miște sau să moară de foame.

Reglementarea populației independentă de densitate: În contrast, reglementarea populației independentă de densitate se referă la factori naturali (fizici sau chimici) care afectează ratele mortalității. Cu alte cuvinte, mortalitatea este influențată fără ca densitatea să fie luată în considerare.

Acești factori tind să fie catastrofali, cum ar fi dezastrele naturale (de exemplu, incendii și cutremure). Poluaretotuși, este un factor independent de densitatea creată de om, care afectează multe specii. Criza climatică este un alt exemplu.

Cicluri de populație: Populațiile cresc și scad într-un mod ciclic, în funcție de resursele și concurența din mediu. Un exemplu ar fi focile portuare, afectate de poluare și pescuitul excesiv. Scăderea prăzii pentru foci duce la moartea crescută a focilor. Dacă numărul nașterilor ar crește, dimensiunea populației ar rămâne stabilă. Dar dacă moartea lor ar depăși nașterile, populația ar scădea.

La fel de schimbarea climei continuă să aibă impact asupra populațiilor naturale, utilizarea modelelor de biologie a populației devine mai importantă. Numeroasele fațete ale ecologiei populației ajută oamenii de știință să înțeleagă mai bine modul în care interacționează organismele și ajută la strategiile de gestionare, conservare și protecție a speciilor.