Ecologia populației - Population ecology

Harta tendințelor populației speciilor native și invazive de meduze

  Creștere (mare certitudine)

  Creșterea (certitudine scăzută)

  Stabil / variabil

  Scădea

  Nu există date

Ecologia populației este un sub-domeniu al ecologiei care se ocupă cu dinamica populațiilor de specii și modul în care aceste populații interacționează cu mediul , cum ar fi ratele natalității și mortalității , precum și prin imigrație și emigrare .

Disciplina este importantă în biologia conservării , în special în dezvoltarea analizei viabilității populației, care face posibilă prezicerea probabilității pe termen lung ca o specie să persiste într-un anumit petic de habitat . Deși ecologia populației este un subdomeniu al biologiei , aceasta oferă probleme interesante matematicienilor și statisticienilor care lucrează în dinamica populației .

Istorie

În anii 1940, ecologia a fost împărțită în autecologie - studiul speciilor individuale în raport cu mediul - și sinecologie - studiul grupurilor de specii în raport cu mediul. Termenul de autecologie (din greaca veche : αὐτο , aúto , "sine"; οίκος , oíkos , "gospodărie"; și λόγος , lógos , "cunoaștere"), se referă aproximativ la același domeniu de studiu ca și concepte precum ciclurile de viață și comportamentul ca adaptări la mediu de către organisme individuale. Eugene Odum , scriind în 1953, a considerat că sinecologia ar trebui să fie împărțită în ecologia populației, ecologia comunității și ecologia ecosistemelor , redenumind autecologia ca „ecologie a speciilor” (Odum a considerat „autecologia” ca un termen arhaic), astfel încât existau patru subdiviziuni ale ecologiei .

Terminologie

Dinamica populației

Dezvoltarea ecologiei populației se datorează mult modelelor matematice cunoscute sub denumirea de dinamica populației , care au fost inițial formule derivate din demografie la sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea.

Începutul dinamicii populației este considerat pe scară largă ca opera lui Malthus , formulată ca model de creștere malthusian . Potrivit lui Malthus, presupunând că condițiile (mediul) rămân constante ( ceteris paribus ), o populație va crește (sau va scădea) exponențial . Acest principiu a oferit baza teoriilor predictive ulterioare, precum studiile demografice , cum ar fi opera lui Benjamin Gompertz și Pierre François Verhulst la începutul secolului al XIX-lea, care au rafinat și ajustat modelul demografic malthusian.

O formulare model mai generală a fost propusă de FJ Richards în 1959, extinsă în continuare de Simon Hopkins , în care modelele lui Gompertz, Verhulst și, de asemenea, Ludwig von Bertalanffy sunt acoperite ca cazuri speciale ale formulării generale. De Lotka-Volterra ecuațiile prădător-pradă sunt un alt exemplu celebru, precum și alternative ecuațiile Arditi-Ginzburg .

Managementul pescuitului și faunei sălbatice

În domeniul pescuitului și al gestionării faunei sălbatice , populația este afectată de trei funcții dinamice.

• Natalitate sau natalitate , adesea recrutare, ceea ce înseamnă atingerea unei anumite dimensiuni sau stadiu reproductiv. De obicei, se referă la vârsta în care un pește poate fi prins și numărat în plase.
• Rata de creștere a populației , care măsoară creșterea indivizilor în mărime și lungime. Mai important în pescuit, unde populația este adesea măsurată în biomasă.
• Mortalitatea , care include mortalitatea prin recoltă și mortalitatea naturală. Mortalitatea naturală include prădarea non-umană, boala și bătrânețea.

Dacă N ₁ este numărul de indivizi la momentul 1 atunci

${\ displaystyle N_ {1} = N_ {0} + B-D + IE}$

unde N ₀ este numărul de indivizi la momentul 0, B este numărul de indivizi născuți, D numărul care a murit, I numărul care a imigrat și E numărul care a emigrat între timpul 0 și timpul 1.

Dacă măsurăm aceste rate pe mai multe intervale de timp, putem determina modul în care densitatea unei populații se schimbă în timp. Imigrația și emigrația sunt prezente, dar de obicei nu sunt măsurate.

Toate acestea sunt măsurate pentru a determina surplusul recoltabil, care este numărul de indivizi care pot fi recoltați dintr-o populație fără a afecta stabilitatea populației pe termen lung sau dimensiunea medie a populației. Recolta din excedentul recoltabil este denumită mortalitate „compensatorie”, unde decesele din recoltă sunt înlocuite cu decesele care ar fi avut loc în mod natural. Recoltarea peste acest nivel este denumită mortalitate „aditivă”, deoarece se adaugă la numărul de decese care ar fi avut loc în mod natural. Acești termeni nu sunt în mod necesar judecați ca „buni” și „răi”, respectiv, în gestionarea populației. De exemplu, o agenție de pește și vânat ar putea viza reducerea dimensiunii unei populații de cerbi prin mortalitate aditivă. Dulapii ar putea fi vizați pentru a spori concurența dolarului sau ar putea fi direcționați pentru a reduce reproducerea și, astfel, dimensiunea generală a populației.

Pentru gestionarea multor pești și a altor populații de animale sălbatice, obiectivul este adesea obținerea celei mai mari recolte durabile pe termen lung, cunoscută și sub denumirea de randament maxim durabil (sau MSY). Având în vedere un model dinamic al populației, cum ar fi oricare dintre cele de mai sus, este posibil să se calculeze dimensiunea populației care produce cel mai mare surplus recoltabil la echilibru. În timp ce utilizarea unor modele dinamice ale populației, împreună cu statistici și optimizare pentru stabilirea limitelor de recoltare pentru pești și vânat, este controversată în rândul unor oameni de știință, s-a dovedit a fi mai eficientă decât utilizarea judecății umane în experimentele pe computer în care atât modelele incorecte, cât și resursele naturale elevii de management au concurat pentru a maximiza randamentul în două activități de pescuit ipotetice. Pentru a da un exemplu de rezultat non-intuitiv, pescuitul produce mai mulți pești atunci când există un refugiu din apropiere de prădarea umană sub forma unei rezervații naturale , rezultând capturi mai mari decât dacă întreaga zonă ar fi deschisă pescuitului.

selecție r / K

Un concept important în ecologia populației este teoria selecției r / K. Prima variabilă este r (rata intrinsecă a creșterii naturale a dimensiunii populației, densitate independentă) și a doua variabilă este K (capacitatea de încărcare a unei populații, dependentă de densitate). O specie r- selectată (de exemplu, multe tipuri de insecte, cum ar fi afidele) este una care are rate ridicate de fecunditate, niveluri scăzute de investiții parentale la tineri și rate ridicate de mortalitate înainte ca indivizii să ajungă la maturitate. Evoluția favorizează productivitatea la speciile selectate cu r. În schimb, o specie selectată de K (cum ar fi oamenii) are rate scăzute de fecunditate, niveluri ridicate de investiții parentale la tineri și rate scăzute de mortalitate pe măsură ce indivizii se maturizează. Evoluția la speciile selectate de K favorizează eficiența în conversia mai multor resurse în mai puțini descendenți.

Metapopularea

Populațiile sunt, de asemenea, studiate și conceptualizate prin conceptul „ metapopulație ”. Conceptul de metapopulare a fost introdus în 1969:

„ca populație de populații care se sting local și se recolonizează”.

Ecologia metapopulației este un model simplificat al peisajului în pete de diferite niveluri de calitate. Patch-urile sunt fie ocupate, fie nu. Migranții care se deplasează printre patch-uri sunt structurați în metapopulații, fie ca surse, fie ca chiuvete. Patch-urile sursă sunt site-uri productive care generează o aprovizionare sezonieră de migranți către alte locații de patch-uri. Patch-urile de chiuvetă sunt site-uri neproductive care primesc doar migranți. În terminologia metapopulației există emigranți (indivizi care părăsesc un plasture) și imigranți (indivizi care se mută într-un plasture). Modelele de metapopulare examinează dinamica patch-urilor în timp pentru a răspunde la întrebări despre ecologia spațială și demografică. Un concept important în ecologia metapopulației este efectul de salvare , unde mici pete de calitate inferioară (adică chiuvete) sunt menținute de un aflux sezonier de noi imigranți. Structura metapopulației evoluează de la an la an, unde unele pete sunt chiuvete, cum ar fi anii secetoși, și devin surse atunci când condițiile sunt mai favorabile. Ecologii utilizează un amestec de modele de computer și studii de teren pentru a explica structura metapopulației.

Jurnale

Prima publicație a revistei Society of Population Ecology, intitulată Population Ecology (numită inițial Researches on Population Ecology ) a fost lansată în 1952.

Articolele științifice despre ecologia populației pot fi găsite și în Journal of Animal Ecology , Oikos și alte reviste.

Vezi si

Referințe

Bibliografie