EKOLOGIA POPULACJI: PARAMETRY, METODOLOGIA, PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Ekologia populacyjna lub demoecología jest nauką o ludzi i ich stosunek do otoczenia. Jego celem jest scharakteryzowanie populacji pod względem urodzeń, śmiertelności, imigracji i emigracji, a także określenie parametrów populacji, takich jak gęstość, rozmieszczenie przestrzenne i rozkład wieku jednostek.

Populację definiuje się jako grupę osobników należących do gatunku, które żyją w tym samym czasie na wspólnym obszarze. Członkowie populacji używają tych samych zasobów i współdziałają ze sobą. Granice populacji mogą być naturalne (jak ryby w jeziorze) lub mogą być określone przez badacza.

Źródło: pixabay.com

Badania w zakresie ekologii populacji mogą obejmować prace laboratoryjne, terenowe oraz zastosowanie modeli matematycznych i statystycznych w badanej grupie.

Co studiujesz?

Ekologię populacji można odróżnić od innych podobnych badań naukowych - takich jak badanie krajobrazów i ekosystemów - na podstawie skali i przedmiotu dyscypliny. Głównym przedmiotem badań jest grupa organizmów spokrewnionych z taksonomicznego lub funkcjonalnego punktu widzenia.

Koncepcja ekologii populacji stara się odpowiedzieć na pytania związane z nośnością środowiska, optymalną liczebnością populacji, przyczynami i mechanizmami wzrostu liczebności, takimi jak m.in. rozmieszczenie populacji.

Podobnie, ten zasób wiedzy stara się zrozumieć wewnątrzgatunkowe relacje ekologiczne, nazwać to konkurencją lub mutualizmem między jednostkami należącymi do tego samego gatunku oraz międzygatunkowymi związkami, takimi jak drapieżnictwo i procesy koewolucyjne.

Koncepcja populacji

Wataha wilków.

Mówiąc o ekologii populacji, konieczne jest zdefiniowanie, czym jest populacja. W tym kontekście populacja jest definiowana jako grupa organizmów zdolnych do rozmnażania się, które jednocześnie znajdują się na wspólnym obszarze przestrzennym (to znaczy są współczulne). Pojęcie to jest synonimem populacji biologicznej.

Osoby te tworzą funkcjonalną jednostkę, w której wchodzą ze sobą w interakcje i mogą się rozmnażać. Należy zauważyć, że pojęcie lokalnej populacji różni się od pojęcia gatunku i populacji gatunku. W takich przypadkach pojęcie populacji zostało wcześniej zdefiniowane przez badacza i może stać się arbitralne.

Populacje ewoluują w wyniku doboru naturalnego, który działa na dziedziczne różnice między osobnikami, zmieniając w czasie częstotliwości różnych cech.

W ciągu ostatnich dwudziestu lat akcent z ekologii populacji przesunął się na ekologię „metapopulacji”.

Ta koncepcja opracowana przez Levinsa obejmuje „populacje populacji” i, zgodnie z tą wizją, każda lokalna populacja jest podatna na wyginięcie, ale można ją zrównoważyć procesami imigracji z innych populacji.

Parametry badania

Ekologia populacji skupia się na badaniu pewnych właściwości grupy, głównie wzrostu, przetrwania i rozmnażania. Najważniejsze parametry to:

Wielkość i wzrost populacji

Wzrost populacji determinowany jest przez połączenie czterech procesów: reprodukcji (seksualnej lub bezpłciowej), śmiertelności, imigracji i emigracji.

Jedną z miar wzrostu populacji jest wewnętrzne tempo wzrostu populacji, oznaczone literą r, zdefiniowane jako tempo wzrostu na osobę (lub na mieszkańca) na jednostkę czasu w populacji.

Jak już wspomniano, pojęcie populacji obejmuje zmienne czas i przestrzeń, więc wielkość populacji i tempo wzrostu są obliczane dla określonego czasu i jednostki przestrzennej.

Istnieje kilka modeli wzrostu populacji: wykładniczy i logistyczny. Pierwsza reprezentuje populację w nieograniczonym środowisku i zgodnie z modelem wraz ze wzrostem populacji następuje szybszy wzrost. Jednak tego wzorca nie można zastosować w dłuższej perspektywie do żadnej populacji.

W przeciwieństwie do tego model logistyczny jest bardziej realistyczny i zawiera termin „nośność” - maksymalny rozmiar populacji, jaki może obsłużyć środowisko.

Gęstość

Populacje można opisać pod względem gęstości i rozproszenia. Gęstość odnosi się do liczby osobników na powierzchnię lub na objętość - liczbę roślin na metr kwadratowy lub liczbę bakterii na mililitr w probówce. Ten parametr jest dynamiczny.

Gęstość zaludnienia może być regulowana przez czynniki, takie jak wskaźniki urodzeń i zgonów, które spowalniają wzrost populacji, stabilizując go w pobliżu jego nośności.

Dyspersja

Dyspersja to wzorzec przestrzenny, za którym podąża populacja i może się znacznie różnić w zależności od lokalnego zagęszczenia i ekologicznych cech środowiska. Logiczne jest założenie, że najbardziej odpowiednie regiony dla określonego gatunku będą zamieszkane w większej proporcji.

Podobnie interakcje społeczne zwierząt mogą również wpływać na rozproszenie populacji.

Grupowanie osobników na niektórych obszarach jest najczęstszym wzorcem rozproszenia. Na przykład płazy spędzają większość czasu pod skałami, ponieważ zapewnia to bardziej wilgotne środowisko niż obszary wystawione na działanie słońca, dzięki czemu unika się wysuszenia.

W mało prawdopodobnym przypadku, gdy warunki środowiskowe są jednorodne, rozmieszczenie osobników będzie losowe.

Jednolity wzór dyspersji nie jest powszechny, a zaobserwowany może być konsekwencją interakcji między osobnikami. Niektóre rośliny mogą wytwarzać chemikalia, które hamują kiełkowanie ich towarzyszy na pobliskich obszarach lub w przypadku zwierząt terytorialnych mogą zrazić inne osobniki.

Metodologia

Ekologia populacji integruje rozwój teorii, prace laboratoryjne i terenowe.

Jednak wraz z unowocześnieniem dyscypliny i pojawieniem się komputerów zdolnych do wykonywania ważnych prac statystycznych, istnieje ogromna ilość danych, które mogą być wykorzystywane przez ekologów populacji bez konieczności wykonywania prac w terenie.

Znajomość liczby osobników tworzących populację (wartość ta nazywana jest „wielkością populacji”) oraz ich rozmieszczenie to jedne z głównych celów ekologii populacji i można je oszacować stosując różne metodologie.

Poniżej opisano najczęściej stosowane techniki szacowania parametrów istotnych dla ekologii populacji:

Wielkość populacji

Pierwsze podejście - i najbardziej intuicyjne - to bezpośrednie liczenie osób. Technikę tę można zastosować do małych populacji, w których liczenie zapewnia dokładną wartość.

Na przykład, jeśli chcesz zbadać liczbę psów domowych w regionie, liczbę rozgwiazd na płytkim obszarze lub liczbę studentów na lokalnym uniwersytecie.

Jednak gdy celem badań jest większa grupa, bezpośrednie liczenie nie jest realną alternatywą.

W takich przypadkach przeprowadza się pośrednie liczenie członków populacji. Jeśli rozmieszczenie badanego organizmu jest bardzo szerokie, organizmy można policzyć na wyznaczonym obszarze, a następnie ekstrapolować na obszar rzeczywisty.

Liczbę osobników można również oszacować pośrednio na podstawie dowodów, takich jak gniazda, nory lub próbki kału.

Wreszcie, można zastosować metodę chwytania i ponownego łapania, która jest szeroko stosowana w badaniach populacji zwierząt. Pierwszym krokiem jest złapanie zwierząt, oznaczenie ich i wypuszczenie. Następnie są ponownie chwytane, a ich wielkość jest szacowana w odniesieniu do schwytanych i oznaczonych osobników.

Struktura ludności

Badania populacyjne mają na celu scharakteryzowanie populacji między innymi pod względem płci, etapu rozwoju jednostki, etapu reprodukcji.

Aby osiągnąć ten cel, konieczna jest znajomość przybliżonego wieku organizmu. W przypadku ssaków można zaobserwować zużycie zębów, u innych grup zwierząt można to wywnioskować ze stanu struktur, takich jak rogi czy pióra.

W królestwie roślin na pniu drzew można policzyć słoje. Istnieją również techniki biologii molekularnej, które pozwalają oszacować wiek organizmów.

Przykład prawdziwego śledztwa

W 1996 roku Trajano zbadał ekologię populacji pospolitego wampira Desmodus rotundus (Chiroptera). Dzięki eksperymentom polegającym na łapaniu i odbijaniu był w stanie stwierdzić, że wielkość kolonii zmieniała się co miesiąc, co wskazuje, że nietoperze często przemieszczają się z jaskini do jaskini.

Według tych badań nietoperz jest zdolny do migracji do cieplejszych regionów, gdy wymaga tego klimat. Minimalna zgłoszona gęstość zaludnienia wynosiła 3,5 osobników na kilometr kwadratowy.

Autor: Ltshears, źródło Wikimedia Commons

Aplikacje

Znajomość ekologii populacji jest niezbędna dla biologów zajmujących się ochroną przyrody i zasobów oraz zarządzaniem nimi. Aby stawić czoła problemom związanym z zachowaniem bioróżnorodności, konieczne jest posiadanie dokładnych informacji o ekologii populacji badanej grupy.

Na przykład, jeśli chcesz zbadać, jakie są przyczyny malejącej liczby płazów na całym świecie lub jeśli wprowadzenie obcego gatunku w jakiś sposób wpływa na gatunek lokalny, konieczne jest posiadanie danych dotyczących ekologii populacji. .

Bibliografia

1. Hannan, MT i Freeman, J. (1977). Ekologia populacyjna organizacji. American Journal of Sociology, 82 (5), 929-964.
2. Parga, ME i Romero, RC (2013). Ekologia: wpływ aktualnych problemów środowiskowych na zdrowie i środowisko. Edycje Ecoe.
3. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV i Jackson, RB (2014). Biologia Campbella. Osoba.
4. Rockwood, LL (2015). Wprowadzenie do ekologii populacji. John Wiley & Sons.
5. Trajano, E. (1996). Przemieszczenia nietoperzy jaskiniowych w południowo-wschodniej Brazylii, ze szczególnym uwzględnieniem ekologii populacji nietoperza wampira Desmodus rotundus (Chiroptera). Biotropica 28 (1), 121-129.