Екологи вивчають взаємодію організмів із середовищем існування на землі. Екологія населення є більш спеціалізованою галуззю вивчення того, як і чому популяції цих організмів змінюються з часом.
У міру зростання людського населення в 21 столітті інформація, отримана з екології населення, може допомогти у плануванні. Це також може допомогти в зусиллях щодо збереження інших видів.
Визначення екології населення
В популяційна біологія, термін населення відноситься до групи представників виду, що мешкає на одній території.
Визначення екологія населення - це дослідження того, як різні фактори впливають на приріст населення, темпи виживання та відтворення та ризик вимирання.
Характеристика екології населення
Екологи використовують різні терміни, розуміючи та обговорюючи популяції організмів. Популяція - це всі види видів, що мешкають у певному місці. Чисельність населення представляє загальну кількість особин у середовищі існування. Густота населення означає, скільки осіб проживає у певній місцевості.
Кількість населення представлена літерою N, і вона дорівнює загальній кількості особин у популяції. Чим більша популяція, тим більша її загальна варіація і, отже, її потенціал для довгострокового виживання. Однак збільшення чисельності населення може призвести до інших проблем, таких як надмірне використання ресурсів, що призводить до краху населення.
Густота населення відноситься до кількості особин у певній місцевості. На території низької щільності було б більше розповсюджених організмів. У районах із високою щільністю більше людей мешкало б ближче, що призвело б до більшої конкуренції ресурсів.
Дисперсія населення: Дає корисну інформацію про те, як види взаємодіють між собою. Дослідники можуть дізнатися більше про популяції, вивчаючи спосіб їх розподілу або розподілу.
Розподіл популяції описує, як особини виду розподіляються, незалежно від того, живуть вони в безпосередній близькості один від одного чи далеко один від одного, або згруповані в групи.
- Рівномірна дисперсія відноситься до організмів, що мешкають на певній території. Одним з прикладів можуть бути пінгвіни. Пінгвіни живуть на територіях, і в межах цих територій птахи розподіляються відносно рівномірно.
- Випадкова дисперсія відноситься до розповсюдження особин, таких як розсіяне вітром насіння, яке випадково падає після подорожі.
- Скупчена або скупчена дисперсія відноситься до прямої краплі насіння на землю, а не до перенесення, або до груп тварин, що живуть разом, таких як стада чи школи. Школи риб демонструють таку манеру розпорошення.
Як обчислюється чисельність та щільність населення
Квадратний метод: В ідеалі чисельність популяції може бути визначена шляхом підрахунку кожної особини в середовищі існування. У багатьох випадках це вкрай недоцільно, якщо не неможливо, тому екологам часто доводиться екстраполювати таку інформацію.
У випадку дуже малих організмів, повільних рухів, рослин чи інших нерухливих організмів, вчені сканують використання того, що називається квадрат (не "квадрант"; зверніть увагу на правопис). Квадрат передбачає розмічання квадратів однакових розмірів усередині середовища існування. Часто використовують нитку та дерево. Тоді дослідники можуть легше підрахувати особин у квадраті.
Різні квадрати можна розміщувати в різних областях, щоб дослідники отримували випадкові вибірки. Дані, зібрані під час підрахунку особин у квадратах, потім використовуються для екстраполяції чисельності популяції.
Позначення та повторне захоплення: Очевидно, що квадрат не буде працювати для тварин, які дуже багато рухаються. Тож для визначення чисельності популяції більш рухливих організмів вчені використовують метод, який називається позначка та повторне захоплення.
У цьому випадку окремих тварин захоплюють, а потім позначають биркою, стрічкою, фарбою або чимось подібним. Тварина випускається назад у навколишнє середовище. Потім пізніше захоплюється інший набір тварин, і цей набір може включати вже позначених, а також тварин без позначок.
Результат захоплення як маркованих, так і немаркованих тварин дає дослідникам коефіцієнт використання, і на основі цього вони можуть обчислити передбачуваний розмір популяції.
Прикладом цього методу є метод каліфорнійського кондора, в якому особини були захоплені та позначені, щоб стежити за чисельністю популяції цього зникаючого виду. Цей метод не є ідеальним через різні фактори, тому більш сучасні методи включають радіоспостереження за тваринами.
Теорія екології населення
Томас Мальтус, який опублікував нарис, який описував відношення населення до природних ресурсів, сформував найдавнішу теорію населення екологія. Чарльз Дарвін розширив цю тему своїми концепціями "виживання найсильніших".
В своїй історії екологія спиралася на концепції інших галузей дослідження. Один учений, Альфред Джеймс Лотка, змінив курс науки, коли він придумав зародки екології населення. Лотка прагнув сформувати нову область «фізичної біології», в якій він включив системний підхід до вивчення взаємозв'язку між організмами та їх середовищем.
Біостатист Реймонд Перл взяв до відома роботу Лотки та співпрацював з ним, щоб обговорити взаємодію хижака і жертви.
Віто Вольтерра, італійський математик, почав аналізувати відносини хижака і здобичі в 20-х роках минулого століття. Це призвело б до того, що називали Рівняння Лотки-Вольтерри що послужило плацдармом для математичної екології населення.
Австралійський ентомолог А.Дж. Ніколсон керував першими напрямами досліджень щодо залежності від щільності факторів смертності. Г. Г. Андреарта та Л.К. Далі Береза описує, як на популяції впливають абіотичні фактори. Системний підхід Лотки до екології все ще впливає на поле донині.
Темпи приросту населення та приклади
Приріст населення відображає зміну кількості особин протягом певного періоду. На темпи приросту населення впливає рівень народжуваності та смертності, які, в свою чергу, пов'язані з ресурсами, що знаходяться в їх оточенні, або зовнішніми факторами, такими як клімат та катастрофи. Зменшення ресурсів призведе до зменшення приросту населення. Логістичне зростання відноситься до приросту населення, коли ресурси обмежені.
Коли чисельність населення стикається з необмеженими ресурсами, вона, як правило, дуже швидко зростає. Це називається експоненціальне зростання. Наприклад, бактерії будуть рости в геометричній прогресії, коли їм надаватимуть доступ до необмежених поживних речовин. Однак таке зростання не можна підтримувати безкінечно.
Вантажопідйомність: Оскільки реальний світ не пропонує необмежених ресурсів, кількість людей у зростаючому чисельності населення з часом досягне точки, коли ресурсів стане менше. Тоді темпи зростання будуть сповільнюватися і вирівнюватися.
Як тільки популяція досягає цієї точки вирівнювання, вона вважається найбільшою популяцією, яку може підтримувати навколишнє середовище. Термін цього явища є вантажопідйомність. Буква К означає несучу здатність.
Рівень народжуваності та смертності: Для зростання людського населення дослідники давно використовують демографію для вивчення змін чисельності населення з часом. Такі зміни зумовлені народжуваністю та смертністю.
Наприклад, більша кількість населення призвела б до вищої народжуваності лише через більше потенційних партнерів. Однак це також може призвести до вищого рівня смертності від конкуренції та інших змінних, таких як хвороба.
Населення залишається стабільним, коли рівні народжуваності та смертності рівні. Коли народжуваність перевищує рівень смертності, населення збільшується. Коли рівень смертності випереджає народжуваність, населення зменшується. Однак цей приклад не враховує імміграцію та еміграцію.
Тривалість життя також відіграє певну роль у демографія. Коли люди живуть довше, вони також впливають на ресурси, здоров'я та інші фактори.
Обмежуючі фактори: Екологи вивчають фактори, що обмежують приріст населення. Це допомагає їм зрозуміти зміни, які зазнають популяції. Це також допомагає їм прогнозувати потенційне майбутнє для населення.
Ресурси у навколишньому середовищі є прикладами обмежуючих факторів. Наприклад, рослинам потрібна певна кількість води, поживних речовин і сонячного світла в певній місцевості. Тваринам для гніздування потрібні їжа, вода, притулок, доступ до партнерів та безпечні зони.
Регулювання населення, залежне від щільності: Коли популяційні екологи обговорюють приріст населення, це відбувається через приціл факторів, які залежать від щільності або не залежать від щільності.
Регулювання населення, залежне від щільності описує сценарій, коли щільність населення впливає на темпи приросту та смертність. Залежність від щільності регулювання, як правило, є більш біотичною.
Наприклад, конкуренція всередині та між видами за ресурси, хвороби, хижацтво і накопичення відходів - це фактори, що залежать від щільності. Щільність доступної здобичі також вплине на популяцію хижаків, змушуючи їх рухатися або потенційно голодувати.
Незалежне від щільності регулювання населення: У контрасті, незалежне від щільності регулювання населення відноситься до природних (фізичних або хімічних) факторів, що впливають на рівень смертності. Іншими словами, на смертність впливає без урахування щільності.
Ці фактори, як правило, катастрофічні, такі як стихійні лиха (наприклад, лісові пожежі та землетруси). Забрудненняоднак, це штучний фактор, який не залежить від щільності і впливає на багато видів. Кліматична криза - ще один приклад.
Цикли народонаселення: Населення зростає та падає циклічно, залежно від ресурсів та конкуренції в навколишньому середовищі. Прикладом можуть бути морські тюлені, на яких впливає забруднення та перелов. Зменшення здобичі тюленів призводить до збільшення смерті тюленів. Якби кількість народжених дітей зростала, чисельність населення залишалася б стабільною. Але якби їх смертність випереджала народження, чисельність населення зменшилася б.
Як зміна клімату продовжує впливати на природні популяції, використання моделей популяційної біології стає все більш важливим. Багато аспектів екології популяцій допомагають вченим краще зрозуміти, як організми взаємодіють, а також допомагають у стратегіях управління, збереження та захисту видів.