Экологи изучают, как организмы взаимодействуют с окружающей средой на Земле. Экология населения - это более специализированная область изучения того, как и почему популяции этих организмов меняются с течением времени.
По мере роста численности населения в 21 веке информация, полученная из популяционной экологии, может помочь в планировании. Это также может помочь в усилиях по сохранению других видов.
Определение экологии населения
В популяционная биология, термин Население относится к группе представителей вида, живущих в одном районе.
Определение экология населения это исследование того, как различные факторы влияют на рост населения, скорость выживания и воспроизводства, а также риск исчезновения.
Характеристики популяционной экологии
Экологи используют различные термины при понимании и обсуждении популяций организмов. Популяция - это все виды одного вида, проживающие в определенном месте. Численность населения представляет собой общее количество особей в среде обитания. Плотность населения относится к тому, сколько человек проживает в определенной области.
Численность населения обозначается буквой N и соответствует общему количеству особей в популяции. Чем больше популяция, тем больше ее родовая изменчивость и, следовательно, ее потенциал для долгосрочного выживания. Однако увеличение численности населения может привести к другим проблемам, таким как чрезмерное использование ресурсов, ведущее к сокращению численности населения.
Плотность населения относится к количеству людей в определенной области. В области с низкой плотностью населения будет распространяться больше организмов. В районах с высокой плотностью населения больше людей будет жить ближе друг к другу, что приведет к усилению конкуренции за ресурсы.
Рассеивание населения: Дает полезную информацию о том, как виды взаимодействуют друг с другом. Исследователи могут больше узнать о популяциях, изучая их распределение или рассредоточение.
Распределение популяции описывает, как распространены особи вида, живут ли они в непосредственной близости друг от друга или далеко друг от друга, или сгруппированы в группы.
- Равномерная дисперсия относится к организмам, обитающим на определенной территории. Одним из примеров могут быть пингвины. Пингвины живут на территориях, и в пределах этих территорий птицы располагаются относительно равномерно.
- Случайная дисперсия относится к распространению особей, таких как разносимые ветром семена, которые случайно падают после путешествия.
- Кластерная или слипшаяся дисперсия относится к прямому падению семян на землю, а не к переносу, или к группам животных, живущим вместе, таким как стада или школы. Такой способ рассредоточения демонстрируют косяки рыб.
Как рассчитываются размер и плотность населения
Квадратный метод: В идеале размер популяции можно определить путем подсчета всех особей в среде обитания. Во многих случаях это крайне непрактично, если вообще возможно, поэтому экологам часто приходится экстраполировать такую информацию.
В случае очень маленьких организмов, малоподвижных, растений или других немобильных организмов ученые используют то, что называется квадрат (не «квадрант»; обратите внимание на написание). Квадрат влечет за собой разметку квадратов одинакового размера внутри среды обитания. Часто используются струна и дерево. Тогда исследователям будет легче сосчитать людей в квадрате.
Различные квадраты могут быть размещены в разных областях, чтобы исследователи получали случайные выборки. Данные, собранные при подсчете особей в квадратах, затем используются для экстраполяции размера популяции.
Отметить и отбить: Очевидно, что квадрат не годится для животных, которые много передвигаются. Итак, чтобы определить размер популяции более подвижных организмов, ученые используют метод, называемый отметить и снова поймать.
В этом сценарии пойманы отдельные животные, которые затем помечаются биркой, лентой, краской или чем-то подобным. Животное выпускается обратно в окружающую среду. Затем, позднее, отлавливается еще одна группа животных, и эта группа может включать уже отмеченных, а также немаркированных животных.
Результат отлова как помеченных, так и немаркированных животных дает исследователям соотношение для использования, и, исходя из этого, они могут рассчитать предполагаемый размер популяции.
Примером этого метода является метод калифорнийского кондора, при котором особи были отловлены и помечены в соответствии с размером популяции этого угрожаемого вида. Этот метод не идеален по разным причинам, поэтому к более современным методам относится радио слежение за животными.
Теория популяционной экологии
Томас Мальтус, опубликовавший эссе, в котором описывается отношение населения к природным ресурсам, сформировал самую раннюю теорию народонаселения. экология. Чарльз Дарвин развил это в своей концепции «выживания наиболее приспособленных».
В своей истории экология опиралась на концепции других областей исследования. Один ученый, Альфред Джеймс Лотка, изменил курс науки, когда он придумал истоки популяционной экологии. Лотка стремился сформировать новую область «физической биологии», в которую он включил системный подход к изучению взаимоотношений между организмами и окружающей их средой.
Биостатист Раймонд Перл обратил внимание на работу Лотки и сотрудничал с ним, чтобы обсудить взаимодействие хищников и жертв.
Вито Вольтерра, итальянский математик, начал анализировать отношения хищник-жертва в 1920-х годах. Это привело бы к тому, что называлось Уравнения Лотки-Вольтерра это послужило трамплином для математической популяционной экологии.
Австралийский энтомолог А.Дж. Николсон возглавлял первые направления исследований факторов смертности, зависящих от плотности населения. Х. Г. Эндрюарта и Л. Берч продолжил бы описание того, как на популяции влияют абиотические факторы. Системный подход Lotka к экологии по сей день оказывает влияние на эту сферу.
Темпы роста населения и примеры
Рост населения отражает изменение количества особей за определенный период времени. На темпы роста населения влияют коэффициенты рождаемости и смертности, которые, в свою очередь, связаны с ресурсами в окружающей среде или внешними факторами, такими как климат и стихийные бедствия. Уменьшение ресурсов приведет к снижению прироста населения. Логистический рост относится к росту населения при ограниченных ресурсах.
Когда численность популяции сталкивается с неограниченными ресурсами, она имеет тенденцию очень быстро расти. Это называется экспоненциальный рост. Например, бактерии будут расти экспоненциально, если им будет предоставлен доступ к неограниченному количеству питательных веществ. Однако такой рост не может продолжаться бесконечно.
Грузоподъемность: Поскольку реальный мир не предлагает неограниченных ресурсов, количество людей в растущем населении в конечном итоге достигнет точки, когда ресурсов станет меньше. Тогда скорость роста замедлится и выровняется.
Как только популяция достигает этой точки выравнивания, она считается самой большой популяцией, которую может выдержать окружающая среда. Термин для этого явления грузоподъемность. Буква K обозначает грузоподъемность.
Рост, рождаемость и смертность: Что касается роста населения, исследователи уже давно используют демографию для изучения изменений численности населения с течением времени. Такие изменения связаны с коэффициентами рождаемости и смертности.
Например, увеличение численности населения приведет к более высокому уровню рождаемости только из-за большего количества потенциальных партнеров. Однако это также может привести к более высокому уровню смертности от конкуренции и других переменных, таких как болезни.
Население остается стабильным, когда уровни рождаемости и смертности равны. Когда уровень рождаемости превышает уровень смертности, население увеличивается. Когда уровень смертности опережает рождаемость, население сокращается. Однако в этом примере иммиграция и эмиграция не учитываются.
Ожидаемая продолжительность жизни также играет роль в демография. Когда люди живут дольше, они также влияют на ресурсы, здоровье и другие факторы.
Ограничивающие факторы: Экологи изучают факторы, ограничивающие рост населения. Это помогает им понять, какие изменения претерпевают популяции. Это также помогает им прогнозировать потенциальное будущее населения.
Ресурсы в окружающей среде являются примерами ограничивающих факторов. Например, растениям необходимо определенное количество воды, питательных веществ и солнечного света на участке. Животные нуждаются в пище, воде, убежище, доступе к товарищам и безопасным местам для гнездования.
Регулирование популяции в зависимости от плотности: Когда популяционные экологи обсуждают рост популяции, это делается через призму факторов, которые зависят от плотности или не зависят от нее.
Регулирование популяции в зависимости от плотности описывает сценарий, в котором плотность населения влияет на темпы его роста и смертности. Регулирование, зависящее от плотности, имеет тенденцию быть более биотическим.
Например, конкуренция внутри и между видами за ресурсы, болезни, хищничество и накопление отходов - все это факторы, зависящие от плотности. Плотность доступной добычи также повлияет на популяцию хищников, заставляя их перемещаться или потенциально голодать.
Регулирование популяции, не зависящее от плотности: В отличие, регулирование численности населения, не зависящее от плотности относится к естественным (физическим или химическим) факторам, влияющим на уровень смертности. Другими словами, на смертность влияют без учета плотности.
Эти факторы имеют тенденцию быть катастрофическими, например, стихийными бедствиями (например, лесными пожарами и землетрясениями). ЗагрязнениеОднако это созданный человеком фактор, не зависящий от плотности, который влияет на многие виды. Другой пример - климатический кризис.
Популяционные циклы: Численность населения увеличивается и уменьшается циклически в зависимости от ресурсов и конкуренции в окружающей среде. Примером могут служить тюлени, пострадавшие от загрязнения и чрезмерного вылова рыбы. Уменьшение добычи тюленей приводит к повышенной гибели тюленей. Если число рождений увеличится, эта численность населения останется стабильной. Но если их смерть опередит рождаемость, население уменьшится.
В виде изменение климата продолжает влиять на естественные популяции, использование моделей популяционной биологии становится все более важным. Многогранность популяционной экологии помогает ученым лучше понять, как взаимодействуют организмы, и помогает в стратегиях управления, сохранения и защиты видов.