Populacijska ekologija. Prirodna selekcija. Borba za postojanje

Populacijska ekologija - to je podjela ekologije, koja se bavi populacijskom dinamikom vrsta i načinom na koji te populacije komuniciraju s okolišem. To je proučavanje kako E veličine populacije VR ta mijenjaju tijekom vrijeme i prostor. Pojam se često koristi naizmjenično s populacijskom biologijom ili populacijskom dinamikom. Također često opisuje vrste borbi za postojanje. Zbog prirodne selekcije povećava se broj jedinki koje su najsposobnije.

U biologiji, populacija je stupanj rasprostranjenosti određene vrste ili određeni broj njezinih predstavnika koji žive na istom teritoriju.

Povijest

Kako je sve počelo? Razvoj populacijske ekologije uvelike je povezan s demografijom i trenutnim tablicama života. Ovaj je odjeljak vrlo važan u trenutnim uvjetima okoliša.

Populacijska ekologija važna je u biologiji očuvanja, posebno u razvoju analize održivosti populacije (IAS) koja predviđa dugoročnu vjerojatnost očuvanja vrste na određenom staništu. Iako je ova ekologija podvrsta biologije, ona predstavlja zanimljive izazove matematičarima i statističarima koji rade na području demografske dinamike. U biologiji je populacija jedan od središnjih pojmova.

Modeli

Kao i svaka znanost, ekologija koristi modele. Pojednostavljeni modeli promjene stanovništva obično počinju s četiri ključne varijable (četiri demografska procesa), uključujući smrt, rođenje, imigraciju i emigraciju. Matematički modeli koji se koriste za izračunavanje promjena u demografiji i evoluciji stanovništva pretpostavljaju da nema vanjskog utjecaja. Modeli mogu biti matematički složeniji kada "... nekoliko konkurentskih hipoteza istodobno se sukobljava s podacima".

Bilo koji model razvoja populacije može se koristiti za matematičko zaključivanje određenih svojstava geometrijskih populacija. Populacija s geometrijski rastućom veličinom je ona u kojoj se generacije uzgoja ne preklapaju. U svakoj generaciji postoji efektivna veličina (i teritorij) populacije, označena kao Ipasin, koja čini broj jedinki u populaciji koje se mogu i hoće razmnožavati u bilo kojoj reproduktivnoj generaciji. Što izaziva zabrinutost.

Teorija odabira asa / asa

Važan koncept u populacijskoj ekologiji je teorija selekcije az / az. Prva varijabla je (unutarnja stopa prirodnog priraštaja veličine populacije, neovisna je o gustoći), a druga varijabla je (nosivost populacije, ovisi o gustoći). Intraspecifični odnosi igraju određenu ulogu u tome.

Mnoge vrste insekata poput lisnih uši) je ona koja ima visoku stopu plodnosti, nisku stopu roditeljskog ulaganja u maloljetnike i visoku stopu smrtnosti prije nego što pojedinci dostignu zrelost. Evolucija promiče produktivnost u vrstama uzorkovanim na internetu. Za razliku od njih, vrste uzorkovane Na internetu (kao što su ljudi) imaju niske stope plodnosti, visoke razine roditeljskih ulaganja u mladoj odrasloj dobi i niske stope smrtnosti kako pojedinci sazrijevaju.

Evolucija u vrstama koje su uzorkovane Na internetu potiče učinkovitost u pretvaranju više resursa u manje potomaka. Kao rezultat neproduktivnih odnosa među vrstama, ti potomci mogu izumrijeti, postajući posljednji članovi svoje populacije.

Povijest teorije

Terminologiju za odabir IPA/IPA izmislili u ekolozi Robert MacArthur i e. O. 1967. na temelju njihovog rada na otočnoj biogeografiji. Ova teorija omogućuje utvrđivanje uzroka fluktuacije populacije.

Teorija je bila popularna 1970-ih i 1980-ih kada se koristila kao heuristički uređaj, ali je izgubila na važnosti početkom 1990-ih kada ju je kritiziralo nekoliko empirijskih studija. Paradigma životne priče zamijenila je paradigmu odabira A/A, ali i dalje uključuje mnoge svoje važne teme. Žudnja za reprodukcijom glavna je pokretačka snaga evolucije, stoga je ova teorija izuzetno korisna za njezino proučavanje.

Dakle, vrste uzorkovane na ipad - u su one koje ističu visoke stope rasta, obično iskorištavaju manje gužve u ekološkim nišama i daju mnogo potomaka, od kojih svaki ima relativno malu vjerojatnost preživljavanja u odrasloj dobi (tj. Tipična vrsta ipaina je maslačak (Rod Ipaina).

U nestabilnim ili nepredvidivim okruženjima dominira selekcija na televiziji zbog sposobnosti brzog razmnožavanja. Malo je prednosti u prilagodbama koje omogućuju uspješno natjecanje s drugim organizmima, jer će se okoliš vjerojatno ponovno promijeniti. Među znakovima koji, kako se smatra, karakterizirana je selekcijom na pola puta, uključuje: visoku plodnost, malu veličinu tijela, rani početak zrelosti, kratko vrijeme generacije i sposobnost širokog raspršivanja potomstva.

Organizmi čija je životna Povijest podvrgnuta odabiru oceana često se nazivaju strategima oceana. Organizmi koji pokazuju uzorkovane osobine mogu se kretati od bakterija i dijatomeja do insekata i trava, kao i raznih glavonožaca sa sedam latica i malih sisavaca, posebno glodavaca. Diferencijalna teorija K ima neizravan odnos s prirodnom selekcijom životinja.

Odabir vrsta

Vrste koje su uzorkovane na internetu pokazuju osobine povezane s životom u gustoćama blizu nosivosti i imaju tendenciju da budu jaki konkurenti u takvim prenapučenim nišama koje ulažu više u manje potomaka. Svaki od njih ima relativno veliku vjerojatnost preživljavanja u odrasloj dobi (tj.e. niska g, visoka K). U znanstvenoj literaturi, vrste koje su uzorkovane na internetu ponekad se nazivaju "oportunističkim", dok se vrste uzorkovane Na internetu opisuju kao"ravnotežne".

U stabilnim ili predvidljivim uvjetima prevladava selekcija na temelju Interneta, jer je sposobnost uspješnog nadmetanja za ograničene resurse presudna, a populacije uzorkovanih organizama obično su vrlo konstantne u obilju i blizu maksimuma koji okoliš može podnijeti. Za razliku od uzorkovanih na internetu, gdje se veličina populacije može mijenjati mnogo brže. Mali broj dovodi do incesta, što je jedna od uzroci nastanka mutacije.

Karakteristične značajke

Osobine za koje se smatra da su karakteristične za uzgoj u SAD-u uključuju veliku veličinu tijela, dugotrajnu životni vijek i proizvodnju manjeg broja potomaka, koji često zahtijevaju pažljivu roditeljsku skrb dok ne postanu zreli. Organizmi čija je životna Povijest podvrgnuta K-selekciji često se nazivaju k-stratezi ili K-odabrani. Organizmi s osobinama uzorkovanim na iPhone uključuju velike organizme poput slonova, ljudi i kitova, kao i manje, dugovječne organizme poput arktičkih čigri, papiga i orlova. Povećanje populacije jedna je od vrsta borbe za postojanje.

Klasifikacija organizama

Iako su neki organizmi identificirani uglavnom kao A-ili A-stratezi, većina organizama ne slijedi ovaj obrazac. Na primjer, stabla imaju osobine kao što su trajnost i visoka konkurentnost koje ih karakteriziraju kao stratege Na internetu. Međutim, kada se razmnožavaju, stabla obično proizvode tisuće potomaka i široko ih raspršuju, što je tipično za stratege iz oceana.

Slično tome, gmazovi, poput morskih kornjača, imaju i karakteristike a-i A-A: iako su morske kornjače veliki organizmi s dugim životnim vijekom (pod uvjetom da dosegnu odraslu dob), one proizvode velik broj neopaženih potomaka.

Ostali izrazi

Dihotomija IPA / IPA može se ponovno izraziti kao kontinuirani spektar koristeći ekonomski koncept diskontiranih budućih prinosa s IPA izborom koji odgovara velikim diskontnim stopama i IPA izborom koji odgovara malim diskontnim stopama.

U područjima s ozbiljnim ekološkim poremećajima ili sterilizacijom (na primjer, nakon nasilne vulkanske erupcije, kao u Krakatoi ili Mount St. Helensu), stratezi a - i A-A-imaju različite uloge u ekološkom slijedu koji obnavlja ekosustav. Zbog svojih viših reproduktivnih stopa i ekološkog oportunizma, primarni kolonizatori imaju tendenciju da budu stratezi i slijedi ih niz sve veće konkurencije između biljnog i životinjskog svijeta. Sposobnost okoliš povećati energetski sadržaj fotosintetskim hvatanjem sunčeve energije povećava se sa složenom biološkom raznolikošću, kao što se množe vrste, dostižući maksimum koji je moguć s strategijama koje se temelje na oceanu.

Nova ravnoteža

Na kraju dolazi do nove ravnoteže (koja se ponekad naziva i klimaktična zajednica), a stratezi koji se temelje na internetu postupno se zamjenjuju Strategima koji su konkurentniji i bolje se prilagođavaju novim mikroekološkim promjenama u krajoliku. Tradicionalno se smatralo da je biološka raznolikost u ovoj fazi maksimizirana uvođenjem novih vrsta, što je rezultiralo zamjenom i lokalnim izumiranjem endemskih vrsta. Ipak, hipoteza o intermedijarnim poremećajima tvrdi da intermedijarne razine poremećaja u krajoliku stvaraju mrlje na različitim razinama slijeda, olakšavajući suživot kolonizatora i konkurenata na regionalnoj razini.

Iako se općenito primjenjuje na razini vrsta, teorija selekcije ina/a također je korisna za proučavanje evolucije ekoloških i životnih razlika između podvrsta. Na primjer, afrička medonosna pčela. m. i talijanskim pčelama. m. ligustica. Na drugom kraju ljestvice također se koristi za proučavanje evolucijske ekologije cijelih skupina organizama, poput bakteriofaga.

Mišljenja istraživača

Neki i traživači poput Lee Ellis, J. Philippe Rushton i Aurelio Jose Figueredo, primijenili su teoriju odabira inaz / Ina na različita ljudska ponašanja, uključujući kriminal, seksualnu promiskuitet, plodnost i druge osobine povezane s poviješću života teorija. Rushtonov rad doveo ga je do razvoja "teorije diferencijalnog K" kako bi pokušao objasniti mnoge razlike u ljudskom ponašanju na različitim zemljopisnim područjima. I ovu su teoriju kritizirali mnogi drugi istraživači. Potonji su sugerirali da je evolucija ljudskih upalnih odgovora povezana s odabirom i / o.

Iako je teorija odabira Ina / Ina postala široko korištena 1970-ih, također je počela privlačiti sve veću pozornost. Konkretno, pregled ekologa Stephena C. Stearns, skrenuo je pozornost na praznine u teoriji i na nejasnoće u tumačenju empirijskih dokaza kako bi je testirao.

Daljnja istraživanja

1981. godine, parrijev pregled literature o uzgoju IPA/IPA pokazao je da među istraživačima koji koriste teoriju o definiciji IPA - i IPA-uzgoja nije bilo dogovora, što ga je navelo na sumnju u pretpostavku veze između reproduktivnih izdataka.

Studija Templetona i Johnsona iz 1982. godine pokazala je da je u populaciji koja je podvrgnuta K-selekciji (podvrsta muhe) podvrgnuta K-selekciji zapravo proizvela veću učestalost osobina koje su tipično povezane s selekcijom. Nekoliko drugih studija koje su u suprotnosti s predviđanjima teorije odabira IPA / IPA također je objavljeno između 1977. i 1994. godine.

Kada je IPA pregledao tatu teorije 1992. godine, primijetio je da je od 1977. do 1982. godine u luga pretraživanja literature IPA u projeku imala 42 reference na teoriju godišnje, ali od 1984. do 1989 prosječni broj pao je na 16 godišnje i nastavio opadati. Zaključio je da je teorija i/o nekada bila korisna heuristika koja više ne služi svrsi u teoriji povijesti života.

U novije vrijeme teorije panarhije prilagodljivih sposobnosti i otpornosti promovirane s. S. Hollinga i Lancea Gundersona, oživjeli su zanimanje za teoriju i koriste je kao način integriranja društvenih sustava, ekonomije i ekologije.

Ekologija metapopulacije

Metapopulacijska ekologija pojednostavljeni je model krajolika na parcele različitih razina kvalitete. Migranti koji se kreću između mjesta strukturirani su u metapopulaciji kao izvori ili ponori. U terminologiji metapopulacije postoje iseljenici (osobe koje napuštaju parcelu) i imigranti (osobe koje se presele u parcelu).

Modeli metapopulacije istražuju dinamiku mjesta tijekom vremena, da biste odgovorili na pitanja o prostornoj i demografskoj ekologiji. Važan koncept u metapopulacijskoj ekologiji je spasilački učinak, u kojem ponori) podržani su sezonskim priljevom novih imigranata.

Struktura metapopulacije razvija se iz godine u godinu, gdje su neka mjesta školjke, poput sušnih godina, i postaju izvori kada su Uvjeti povoljniji. Ekolozi koriste mješavinu računalnih modela i terenskih studija kako bi objasnili strukturu metapopulacije. Dobna struktura populacije je prisutnost predstavnika određene dobi u populaciji.

Autoekologija

Više stari termin аутоэкология (od grčkog: αὐτο, auto, "sam"; οίκος, oikos, "domaćinstvo" i λόγος, logos, "znanje"), odnosi se otprilike na istom području istraživanja, da i okoliš stanovništva. Proizlazi iz podjele ekologije na autekologiju-proučavanje pojedinih vrsta prema u odnosu na okoliš - i sinekologija-proučavanje skupina organizama u odnosu na okoliš-ili ekologija zajednice. Odum (američki biolog) smatrao je da sinekologiju treba podijeliti na populacijsku ekologiju, ekologiju zajednice i ekologiju ekosustava, definirajući autoekologiju kao "ekologiju vrsta".

Međutim, biolozi već neko vrijeme prepoznaju da je značajnija razina organizacije vrste populacija, jer je na toj razini genski fond vrsta najdosljedniji. Zapravo, Odum je "autoekologiju" vidio kao "trenutni trend" u ekologiji (t. e. arhaični pojam), iako je uključivao "ekologiju vrsta" kao jednu od četiri podjele ekologije.

Prva publikacija časopisa " ekologija stanovništva "(izvorno naslovljena "studije o ekologiji stanovništva") objavljena je 1952. godine.

Znanstveni radovi o populacijskoj ekologiji mogu se naći i u časopisima o ekologiji životinja.

Dinamika populacije

Dinamika stanovništva grana je znanosti o životu koja proučava veličinu i dobni sastav stanovništva kao dinamičke sustave, kao i biološke i ekološke procese koji ih pokreću (poput stope nataliteta i smrtnosti te imigracije i emigracije). Primjeri scenarija su starenje stanovništva, njegovo povećanje ili smanjenje.

Eksponencijalni rast opisuje nereguliranu reprodukciju. To je vrlo neobično vidjeti u prirodi. U posljednjih 100 godina rast stanovništva pokazao se eksponencijalnim.

Thomas Malthus vjerovao je da će rast stanovništva dovesti do prenaseljenosti i gladi zbog nedostatka resursa, uključujući hranu. U budućnosti ljudi neće moći hraniti velike populacije. Biološka pretpostavka eksponencijalnog rasta je da stopa rasta na stanovništvo je konstanta. Rast nije ograničen na oskudicu resursa ili grabežljivost.

Dinamika stanovništvo široko se koristi u nekoliko primjena teorije upravljanja. Koristeći evolucijsku teoriju igara, populacijske igre široko se primjenjuju u različitim industrijskim i svakodnevnim kontekstima. Uglavnom se koristi u sustavima s više ulaza i više izlaza (oceani), iako se mogu prilagoditi za upotrebu u sustavima s jednim ulazom i jednim izlazom (oceani). Neki primjeri primjene su vojne kampanje, raspodjela resursa za distribuciju vode, otprema distribuiranih generatora, laboratorijski eksperimenti, problemi s prijevozom, problemi s komunikacijom. Nadalje, uz adekvatnu kontekstualizaciju proizvodnih problema, dinamika stanovništva može postati učinkovita i jednostavna za primjenu rješavanje problema, povezan s kontrolom. Provedena su i kontinuirano se provode brojna znanstvena istraživanja.

Prenaseljenost

Prenapučenost nastaje kada populacija vrste premaši nosivost ekološke niše. To može biti rezultat povećane plodnosti( stope plodnosti), smanjene stope smrtnosti, povećane imigracije ili neodrživog bioma i iscrpljivanja resursa. Štoviše, to znači da ako u jedno stanište previše ljudi, ljudi ograničavaju raspoložive resurse za preživljavanje. Dobna struktura populacije ne igra posebnu ulogu.

U divljini prenaseljenost često uzrokuje porast populacije grabežljivaca. To ima učinak kontrole populacije plijena i omogućavanja njegove evolucije u korist genetskih karakteristika koje ga čine manje ranjivim na grabežljivce (a grabežljivac se može zajednički razvijati).

U nedostatku grabežljivaca, vrste su povezane resursima koje mogu pronaći u svom okruženju, ali to ne mora nužno kontrolirati prenaseljenost. Barem kratkoročno. Obilna opskrba resursima može dovesti do procvata stanovništva praćenog demografskom krizom. Glodavci poput leminga i voluharica imaju takve cikluse brzog rasta populacije i naknadnog smanjenja. Populacije zečeva na krpljama također se dramatično mijenjaju u ciklusima, kao i kod jednog od grabežljivaca koji ih love - risa. Mnogo je lakše pratiti ovaj trend nego identificirati genom populacije.