Ekologjia e popullsisë është nënndarja e ekologjisë që merret me dinamikën e popullatave të specieve dhe mënyrën se si këto popullata ndërveprojnë me mjedisin. Është studimi se si madhësia e popullsisë së specieve ndryshon me kalimin e kohës dhe hapësirës. Termi shpesh përdoret në mënyrë të ndërsjellë me biologjinë e popullsisë ose dinamikën e popullsisë. Ai gjithashtu shpesh përshkruan llojet e luftës për ekzistencë. Për shkak të përzgjedhjes natyrore, rritet numri i individëve që janë përshtatur maksimalisht.
Në biologji, një popullsi është shkalla e shpërndarjes së një specie të caktuar ose një numri të caktuar përfaqësuesish të saj që jetojnë në një zonë.
Histori
Si filloi gjithçka? Zhvillimi i ekologjisë së popullsisë është i lidhur kryesisht me demografinë dhe tabelat aktuale të jetës. Ky seksion është shumë i rëndësishëm në kushtet aktuale mjedisore.
Ekologjia e popullsisë është e rëndësishme në biologjinë e ruajtjes, veçanërisht kurzhvillimi i një analize të qëndrueshmërisë së popullsisë (PVA) që parashikon gjasat afatgjata që një specie të mbetet në një habitat të caktuar. Edhe pse kjo ekologji është një nënspecie e biologjisë, ajo paraqet probleme interesante për matematikanët dhe statisticienët që punojnë në fushën e dinamikës së popullsisë. Në biologji, popullsia është një nga termat qendrorë.
Modelet
Ashtu si çdo shkencë, ekologjia përdor modele. Modelet e thjeshtuara të ndryshimit të popullsisë zakonisht fillojnë me katër variabla kyç (katër procese demografike), duke përfshirë vdekjen, lindjen, imigrimin dhe emigracionin. Modelet matematikore të përdorura për të llogaritur ndryshimet në situatën demografike dhe evolucionin e popullsisë supozojnë mungesën e ndikimit të jashtëm. Modelet mund të jenë më komplekse matematikisht kur "…disa hipoteza konkurruese përplasen me të dhënat në të njëjtën kohë."
Çdo model i zhvillimit të popullsisë mund të përdoret për të nxjerrë matematikisht disa veçori të popullatave gjeometrike. Një popullatë me madhësi gjeometrikisht në rritje është një popullatë ku brezat e shumimit nuk mbivendosen. Në çdo brez, ekziston një madhësi efektive e popullsisë (dhe territor), e shënuar si Ne, që është numri i individëve në popullatë që mund dhe do të shumohen në çdo brez riprodhues. Çfarë shkakton shqetësim.
Teoria e përzgjedhjes r/K
Një koncept i rëndësishëm në ekologjinë e popullsisë është teoria e përzgjedhjes r/K. Ndryshorja e parë është r (shkalla e brendshme e rritjes natyroremadhësia e popullsisë, nuk varet nga dendësia), dhe ndryshorja e dytë është K (kapaciteti mbajtës i popullsisë varet nga dendësia). Marrëdhëniet ndërspecifike luajnë një rol të caktuar në këtë.
Llojet e përzgjedhura nga
R (p.sh. shumë lloje insektesh si afidet) janë ato që kanë norma të larta pjellorie, investime të ulëta prindërore te të miturit dhe shkallë të lartë vdekshmërie përpara se individët të arrijnë pjekurinë. Evolucioni promovon produktivitetin në speciet e përzgjedhura nga r. Në të kundërt, speciet e përzgjedhura nga K (si njerëzit) kanë shkallë të ulët të fertilitetit, nivele të larta të investimeve prindërore në moshë të re dhe shkallë të ulët të vdekshmërisë kur individët piqen.
Evolucioni në speciet e përzgjedhura nga K promovon efikasitetin në shndërrimin e më shumë burimeve në më pak pasardhës. Si rezultat i marrëdhënieve joproduktive ndërmjet specieve, këta pasardhës mund të zhduken, duke u bërë përfaqësuesit e fundit të popullsisë së tyre.
Historia e teorisë
Terminologjia e përzgjedhjes r/K u krijua nga ekologët Robert MacArthur dhe E. O. Wilson në 1967 bazuar në punën e tyre në biogjeografinë e ishullit. Kjo teori bën të mundur identifikimin e shkaqeve të luhatjeve të popullsisë.
Teoria ishte e njohur në vitet 1970 dhe 1980 kur u përdor si një pajisje heuristike, por ra në favor në fillim të viteve 1990 kur u kritikua nga disa studime empirike. Paradigma e historisë së jetës ka zëvendësuar paradigmën e përzgjedhjes r/K, por vazhdon të përfshijë shumë nga temat e saj të rëndësishme. Dëshira për riprodhim është kryesorjaforca lëvizëse e evolucionit, kështu që kjo teori është jashtëzakonisht e dobishme për studimin e saj.
Kështu, speciet e përzgjedhura r janë ato që theksojnë ritmet e larta të rritjes, priren të shfrytëzojnë zona ekologjike më pak të mbushura me njerëz dhe të prodhojnë shumë pasardhës, secila prej të cilëve ka një probabilitet relativisht të ulët për të mbijetuar deri në moshën madhore (d.m.th. r i lartë, i ulët K). Një specie tipike e r është luleradhiqe (gjini Taraxacum).
Në mjedise të paqëndrueshme ose të paparashikueshme, zgjedhja r mbizotëron për shkak të aftësisë për t'u shumëzuar me shpejtësi. Ka pak përparësi në përshtatjet që e lejojnë atë të konkurrojë me sukses me organizmat e tjerë, sepse mjedisi ka të ngjarë të ndryshojë përsëri. Tiparet që mendohet se karakterizojnë përzgjedhjen r përfshijnë: pjellorinë e lartë, madhësinë e vogël të trupit, fillimin e hershëm të pjekurisë, kohën e shkurtër të gjenerimit dhe aftësinë për të shpërndarë gjerësisht pasardhësit.
Organizmat, historia e jetës së të cilëve i nënshtrohet përzgjedhjes r, shpesh quhen r-strategë. Organizmat që shfaqin tipare të përzgjedhura r mund të variojnë nga bakteret dhe diatomet tek insektet dhe barërat, si dhe cefalopodët e ndryshëm me shtatë lobe dhe gjitarët e vegjël, veçanërisht brejtësit. Teoria diferenciale K ka një lidhje indirekte me përzgjedhjen natyrore të kafshëve.
Zgjedhja e specieve
Speciet e përzgjedhura nga K shfaqin tipare që lidhen me jetesën në densitet afër kapacitetit mbajtës dhe priren të jenë konkurrentë të fortë në kamare të mbushura me njerëz që investojnë më shumë në më paknumri i pasardhësve. Secila prej të cilave ka një probabilitet relativisht të lartë për të mbijetuar deri në moshën madhore (d.m.th. r i ulët, k i lartë). Në literaturën shkencore, speciet e përzgjedhura r nganjëherë referohen si "oportuniste", ndërsa speciet e përzgjedhura nga K përshkruhen si "ekuilibër".
Në kushte të qëndrueshme ose të parashikueshme, mbizotëron përzgjedhja K, pasi aftësia për të konkurruar me sukses për burime të kufizuara është kritike dhe popullatat e organizmave të përzgjedhur nga K janë zakonisht shumë konstante në numër dhe afër maksimumit që mundet mjedisi. mbështetje. Në ndryshim nga r-selected, ku madhësia e popullsisë mund të ndryshojë shumë më shpejt. Numrat e ulët çojnë në incest, i cili është një nga shkaqet e mutacioneve.
Karakteristikat
Tiparet që mendohet se janë karakteristike për përzgjedhjen K përfshijnë përmasat e mëdha trupore, jetëgjatësinë e gjatë dhe prodhimin e më pak pasardhësve, të cilët shpesh kërkojnë kujdes të kujdesshëm prindëror derisa të piqen. Organizmat, historia e jetës së të cilëve është zgjedhur me K-në, shpesh quhen si K-strategë ose K-të zgjedhur. Organizmat me tipare të përzgjedhura nga K përfshijnë organizma të mëdhenj si elefantët, njerëzit dhe balenat, si dhe organizma më të vegjël me jetë më të gjatë si sternat arktike, papagajtë dhe shqiponjat. Rritja e popullsisë është një nga betejat për ekzistencë.
Klasifikimi i organizmave
Megjithëse disa organizma identifikohen kryesisht si r- ose K-strategë, shumica e organizmave nuk e ndjekin këtë model. Për shembull, pemët kanë tipare të tilla sijetëgjatësi dhe konkurrencë e lartë që i karakterizojnë si K-strategë. Megjithatë, kur shumohen, pemët zakonisht prodhojnë mijëra pasardhës dhe i shpërndajnë ato gjerësisht, gjë që është tipike për r-strategët.
Në mënyrë të ngjashme, zvarranikët si breshkat e detit kanë karakteristika si r- dhe k: megjithëse breshkat e detit janë organizma të mëdhenj me jetëgjatësi të gjatë (me kusht që të arrijnë moshën madhore), ato prodhojnë një numër të madh pasardhëssh të pavërejtur.
Shprehje të tjera
Dikotomia r/K mund të rishprehet si një spektër i vazhdueshëm duke përdorur konceptin ekonomik të kthimeve të skontuara në të ardhmen me zgjedhjen r që korrespondon me normat e mëdha të skontimit dhe zgjedhjen K që korrespondon me normat e vogla të skontimit.
Në zonat me shqetësime të rënda mjedisore ose sterilizim (p.sh. pas një shpërthimi të madh vullkanik, si Krakatoa ose mali i Shën Helensit), strategët r- dhe K luajnë role të ndryshme në sekuencën ekologjike që rikthen ekosistemin. Për shkak të shkallës së tyre më të lartë të riprodhimit dhe oportunizmit ekologjik, kolonizatorët kryesorë priren të jenë strategë dhe ndiqen nga një varg konkurrence në rritje midis jetës bimore dhe shtazore. Aftësia e mjedisit për të rritur përmbajtjen e energjisë përmes kapjes fotosintetike të energjisë diellore rritet me rritjen e biodiversitetit kompleks pasi speciet r shumohen në maksimum të mundshëm meduke përdorur strategjitë K.
Ekuilibrim i ri
Përfundimisht vjen një ekuilibër i ri (ndonjëherë i quajtur një komunitet kulminant) pasi r-strategët zëvendësohen gradualisht nga K-strategët që janë më konkurrues dhe më mirë të përshtatur me ndryshimet e reja të peizazhit mikroekologjik. Tradicionalisht, biodiversiteti u konsiderua i maksimizuar në këtë fazë me futjen e specieve të reja, duke rezultuar në zëvendësimin dhe zhdukjen lokale të specieve endemike. Megjithatë, hipoteza e shqetësimit të ndërmjetëm thotë se nivelet e ndërmjetme të shqetësimit në peizazh krijojnë arna në nivele të ndryshme të vazhdimësisë, duke lehtësuar bashkëjetesën e kolonizatorëve dhe konkurrentëve në një shkallë rajonale.
Megjithëse zbatohet përgjithësisht në nivel speciesh, teoria e përzgjedhjes r/K është gjithashtu e dobishme për studimin e evolucionit të dallimeve ekologjike dhe jetësore midis nënspecieve. Për shembull, bleta afrikane A. m. scutellata dhe bleta italiane A. m. ligustica. Në anën tjetër të shkallës, ajo është përdorur gjithashtu për të studiuar ekologjinë evolucionare të grupeve të tëra organizmash si bakterofagët.
Mendimet e kërkimit
Disa studiues si Lee Ellis, J. Philip Rushton dhe Aurelio Jose Figueredo kanë aplikuar teorinë e përzgjedhjes r/K në sjellje të ndryshme njerëzore, duke përfshirë delikuencën, shthurjen seksuale, fertilitetin dhe tipare të tjera që lidhen me teorinë e historisë së jetës. Puna e Rushton e shtyu atë të zhvillonte "teorinë diferenciale K" në përpjekje për të shpjeguar ndryshimet e shumta në sjelljen njerëzore në zonat gjeografike. Dhe kjo teori është kritikuar nga shumë studiues të tjerë. Ky i fundit sugjeroi që evolucioni i përgjigjeve inflamatore njerëzore lidhet me zgjedhjen e r/K.
Megjithëse teoria e përzgjedhjes r/K filloi të përdoret gjerësisht në vitet 1970, ajo gjithashtu ka marrë vëmendje në rritje. Në veçanti, një rishikim nga ekologu Stephen S. Stearns tërhoqi vëmendjen për boshllëqet në teori dhe për paqartësitë në interpretimin e të dhënave empirike për ta testuar atë.
Kërkim i mëtejshëm
Në vitin 1981, rishikimi i Parry-t në 1981 i literaturës mbi përzgjedhjen r/K tregoi se nuk kishte asnjë marrëveshje midis studiuesve që përdornin teorinë e përcaktimit të përzgjedhjes r dhe K, duke e shtyrë atë të vërë në dyshim supozimin e një marrëdhënieje midis riprodhimit. kostot. funksioni.
Një studim nga Templeton dhe Johnson në 1982 tregoi se në një popullatë të Drosophila mercatorum (një nëngrup i mizës) që i nënshtrohet përzgjedhjes K, ajo në fakt prodhon një frekuencë më të lartë të tipareve që zakonisht lidhen me përzgjedhjen r. Disa studime të tjera që kundërshtojnë parashikimet e teorisë së përzgjedhjes r/K u botuan gjithashtu midis 1977 dhe 1994.
Kur Stearns rishikoi statusin e një teorie në 1992, ai vuri në dukje se nga viti 1977 deri në 1982, shërbimi i kërkimit të literaturës BIOSIS mesatarisht 42 citate teorike në vit, por nga 1984 në 1989 mesatarja ra në 16 në vit. dhe vazhdoi të bjerë. Ai arriti në përfundimin se teoria r/K ishte dikur një heuristikë e dobishme që nuk i shërben më një qëllimi në teorinë e historisë së jetës.
Kohët e fundit teoria e panarkisë e adaptiveaftësitë dhe qëndrueshmëria e promovuar nga S. S. Holling dhe Lance Gunderson kanë ringjallur interesin për teorinë dhe po e përdorin atë si një mënyrë për të integruar sistemet sociale, ekonominë dhe ekologjinë.
ekologjia e metapopulimit
Ekologjia e metapopullimit është një model i thjeshtuar i peizazhit në zona me nivele të ndryshme cilësie. Emigrantët që lëvizin ndërmjet vendeve janë të strukturuar në metapopulacione si burime ose fundosje. Në terminologjinë e metapopulimit, ka emigrantë (individë që largohen nga siti) dhe emigrantë (individë që zhvendosen në sit).
Modelet e metapopulimit ekzaminojnë dinamikën e sitit me kalimin e kohës për t'iu përgjigjur pyetjeve rreth ekologjisë hapësinore dhe demografike. Një koncept i rëndësishëm në ekologjinë e metapopullimit është efekti i shpëtimit, në të cilin arna të vogla me cilësi më të ulët (d.m.th. lavamanë) mbahen nga një fluks sezonal i emigrantëve të rinj.
Struktura e metapopullimit evoluon nga viti në vit, ku disa zona zhyten, si p.sh. vitet e thata, dhe bëhen burime kur kushtet janë më të favorshme. Ekologët përdorin një përzierje modelesh kompjuterike dhe studime në terren për të shpjeguar strukturën e metapopullimit. Struktura moshore e një popullate është prania e përfaqësuesve të moshave të caktuara në një popullsi.
Autoekologji
Termi më i vjetër autoekologji (nga greqishtja: αὐτο, auto, "vetë"; οίκος, oikos, "shtëpiake" dhe λόγος, logos, "njohuri"), i referohetafërsisht në të njëjtën fushë studimi si ekologjia e popullsisë. Ai rrjedh nga ndarja e ekologjisë në autekologji - studimi i specieve individuale në lidhje me mjedisin - dhe sinekologji - studimi i grupeve të organizmave në lidhje me mjedisin - ose ekologji komunitare. Odum (një biolog amerikan) besonte se sinekologjia duhet të ndahet në ekologjinë e popullsisë, ekologjinë e komunitetit dhe ekologjinë e ekosistemit, duke e përcaktuar autoekologjinë si "ekologji e specieve".
Megjithatë, për disa kohë biologët kanë pranuar se niveli më i madh i organizimit të një specie është popullsia, sepse në këtë nivel grupi i gjeneve të specieve është më i qëndrueshëm. Në fakt, Odum e konsideroi "autoekologjinë" si një "prirje aktuale" në ekologji (d.m.th. një term arkaik), megjithëse ai përfshiu "ekologjinë e specieve" si një nga katër ndarjet e ekologjisë.
Botimi i parë i Ekologjisë së Popullsisë (fillimisht i quajtur Kërkimi i Ekologjisë së Popullsisë) u botua në vitin 1952.
Punimet kërkimore mbi ekologjinë e popullsisë mund të gjenden gjithashtu në revistat e ekologjisë së kafshëve.
Dinamika e popullsisë
Dinamika e popullsisë është një degë e shkencave të jetës që studion madhësinë dhe përbërjen e moshës së popullatave si sisteme dinamike, dhe proceset biologjike dhe mjedisore që i shtyjnë ato (për shembull, lindshmëria dhe vdekshmëria, imigrimi dhe emigracioni). Shembuj të skenarëve janë plakja, rritja ose tkurrja e popullsisë.
Rritja eksponenciale përshkruan riprodhimin e parregulluar. Kjo është shumë e pazakontë për të parë në natyrë. Rritja e popullsisë ka qenë eksponenciale gjatë 100 viteve të fundit.
Thomas M althus besonte se rritja e popullsisë do të çonte në mbipopullim dhe uri për shkak të mungesës së burimeve, duke përfshirë ushqimin. Në të ardhmen, njerëzit nuk do të jenë në gjendje të ushqejnë popullata të mëdha. Supozimi biologjik i rritjes eksponenciale është se shkalla e rritjes për frymë është konstante. Rritja nuk kufizohet në mungesën e burimeve ose grabitqarin.
Dinamika e popullsisë është përdorur gjerësisht në disa aplikime të teorisë së kontrollit. Duke përdorur teorinë e lojërave evolucionare, lojërat e popullsisë aplikohen gjerësisht në kontekste të ndryshme industriale dhe të përditshme. Përdoret kryesisht në sistemet me hyrje të shumëfishta, me shumë dalje (MIMO), megjithëse ato mund të përshtaten për përdorim në sistemet me një hyrje, një dalje të vetme (SISO). Disa shembuj aplikimi janë fushatat ushtarake, shpërndarja e burimeve për shpërndarjen e ujit, dërgimi i gjeneratorëve të shpërndarë, eksperimentet laboratorike, problemet e transportit, problemet e komunikimit. Përveç kësaj, me kontekstualizimin adekuat të problemeve të prodhimit, dinamika e popullsisë mund të jetë një zgjidhje efektive dhe e lehtë për t'u zbatuar për problemet e kontrollit. Studime të shumta shkencore kanë qenë dhe janë në vazhdim.
Mbipopullimi
Mbipopullimi ndodh kur popullsia e një specie tejkalon kapacitetin mbajtës të një kamare ekologjike. Ky mund të jetë rezultatinjë rritje në shkallën e lindjeve (shkalla e fertilitetit), një rënie në shkallën e vdekshmërisë, një rritje në emigracionin ose një biome e paqëndrueshme dhe një varfërim i burimeve. Për më tepër, kjo do të thotë se nëse ka shumë njerëz në një habitat, njerëzit kufizojnë burimet e disponueshme për të mbijetuar. Struktura moshore e popullsisë nuk luan një rol të veçantë.
Në natyrën e egër, mbipopullimi shpesh shkakton rritjen e popullatave të grabitqarëve. Kjo ka efektin e kontrollit të popullatës së gjahut dhe garantimit që ajo evoluon në favor të karakteristikave gjenetike që e bëjnë atë më pak të prekshëm ndaj grabitqarëve (dhe grabitqari mund të evoluojë bashkë).
Në mungesë të grabitqarëve, speciet janë të lidhura nga burimet që mund të gjejnë në mjedisin e tyre, por kjo nuk kontrollon domosdoshmërisht mbipopullimin. Të paktën në afat të shkurtër. Një furnizim i bollshëm i burimeve mund të çojë në një bum popullsie të ndjekur nga një krizë e popullsisë. Brejtësit si lemmings dhe voles kanë këto cikle të rritjes së shpejtë të popullsisë dhe rënies së mëvonshme. Popullatat e lepujve me këpucë dëbore gjithashtu ndryshojnë në mënyrë dramatike në mënyrë ciklike, siç ndryshon një nga grabitqarët që i gjuan ata, rrëqebulli. Ndjekja e këtij trendi është shumë më e lehtë sesa identifikimi i gjenomit të një popullate.
