Population ekologi är underavdelningen av ekologi som handlar om dynamiken i populationer av arter och hur dessa populationer interagerar med miljön. Det är studiet av hur arternas populationsstorlekar förändras över tid och rum. Termen används ofta omväxlande med populationsbiologi eller populationsdynamik. Han beskriver också ofta typerna av kamp för tillvaron. På grund av naturligt urval ökar antalet individer som är maxim alt anpassade.
Inom biologi är en population graden av utbredning av en viss art eller ett visst antal av dess representanter som lever i ett område.
Historia
Hur började det hela? Utvecklingen av befolkningsekologi är till stor del relaterad till demografi och aktuella livstabeller. Det här avsnittet är mycket viktigt i de nuvarande miljöförhållandena.
Befolkningsekologi är viktig inom bevarandebiologi, särskilt närutveckla en populationsviabilitetsanalys (PVA) som förutsäger den långsiktiga sannolikheten för att en art stannar kvar i en given livsmiljö. Även om denna ekologi är en underart av biologi, presenterar den intressanta problem för matematiker och statistiker som arbetar inom området befolkningsdynamik. Inom biologi är population en av de centrala termerna.
Modeller
Som all vetenskap använder ekologi modeller. Förenklade modeller för befolkningsförändring börjar vanligtvis med fyra nyckelvariabler (fyra demografiska processer), inklusive död, födelse, invandring och emigration. Matematiska modeller som används för att beräkna förändringar i den demografiska situationen och befolkningsutvecklingen antar frånvaron av yttre påverkan. Modeller kan vara mer matematiskt komplexa när "…flera konkurrerande hypoteser kolliderar med data samtidigt."
Val som helst modell för befolkningsutveckling kan användas för att matematiskt härleda vissa egenskaper hos geometriska populationer. En population med geometriskt ökande storlek är en population där häckande generationer inte överlappar varandra. I varje generation finns det en effektiv populationsstorlek (och territorium), betecknad som Ne, vilket är antalet individer i populationen som kan och kommer att häcka i någon reproduktiv generation. Vad orsakar oro.
Urvalsteori r/K
Ett viktigt begrepp inom populationsekologi är r/K-selektionsteorin. Den första variabeln är r (intern naturlig ökningstaktbefolkningsstorlek, den beror inte på densitet), och den andra variabeln är K (populationens bärförmåga, beror på tätheten). Intraspecifika relationer spelar en viss roll i detta.
R-utvalda arter (t.ex. många insektsarter som bladlöss) är en som har hög fruktbarhetsgrad, låga föräldrarnas investeringar i unga djur och höga dödligheter innan individer når mognad. Evolution främjar produktiviteten hos r-utvalda arter. Däremot har K-utvalda arter (som människor) låga fertilitetsgrader, höga nivåer av föräldrarnas investeringar vid ung ålder och låg dödlighet när individer mognar.
Evolution i K-utvalda arter främjar effektiviteten när det gäller att omvandla mer resurser till färre avkommor. Som ett resultat av improduktiva släktskap mellan arterna kan dessa ättlingar dö ut och bli de sista representanterna för sin befolkning.
Teorins historia
R/K-selektionsterminologin myntades av ekologerna Robert MacArthur och E. O. Wilson 1967 baserat på deras arbete med öbiogeografi. Denna teori gör det möjligt att identifiera orsakerna till befolkningsfluktuationer.
Teorin var populär på 1970- och 1980-talen när den användes som ett heuristiskt redskap, men föll i onåd i början av 1990-talet när den kritiserades av flera empiriska studier. Livshistorieparadigmet har ersatt r/K-valsparadigmet, men fortsätter att inkludera många av dess viktiga teman. Suget efter reproduktion är det främstaevolutionens drivkraft, så denna teori är extremt användbar för dess studier.
Således är r-utvalda arter de som betonar höga tillväxthastigheter, tenderar att utnyttja mindre trånga ekologiska nischer och producerar många avkommor, som var och en har en relativt låg sannolikhet att överleva till vuxen ålder (dvs. hög r, låg K). En typisk art av r är maskrosen (släktet Taraxacum).
I instabila eller oförutsägbara miljöer råder r-selektion på grund av förmågan att föröka sig snabbt. Det finns liten fördel med anpassningar som gör att den framgångsrikt kan konkurrera med andra organismer eftersom miljön sannolikt kommer att förändras igen. Egenskaper som anses känneteckna r-selektion inkluderar: hög fruktsamhet, liten kroppsstorlek, tidig mognadsstart, kort generationstid och förmågan att sprida avkomma i stor utsträckning.
Organismer vars livshistoria genomgår r-selektion kallas ofta r-strateger. Organismer som uppvisar r-utvalda egenskaper kan vara allt från bakterier och kiselalger till insekter och gräs, såväl som olika sjuflikiga bläckfiskar och små däggdjur, särskilt gnagare. Differenti alteorin K har ett indirekt samband med det naturliga urvalet av djur.
Urval av arter
K-utvalda arter uppvisar egenskaper förknippade med att leva i nära bärkraftstätheter och tenderar att vara starka konkurrenter i trånga nischer som investerar mer i mindreantalet avkommor. Var och en har en relativt hög sannolikhet att överleva till vuxen ålder (dvs lågt r, högt k). I den vetenskapliga litteraturen benämns r-utvalda arter ibland som "opportunistiska", medan K-utvalda arter beskrivs som "jämvikt".
I stabila eller förutsägbara förhållanden råder K-selektion, eftersom förmågan att framgångsrikt konkurrera om begränsade resurser är avgörande, och populationer av K-selekterade organismer är vanligtvis mycket konstanta i antal och nära det maximala som miljön kan Stöd. Till skillnad från r-selected, där populationsstorleken kan förändras mycket snabbare. Låga antal leder till incest, vilket är en av orsakerna till mutationer.
Kännetecken
De egenskaper som anses vara karakteristiska för K-selektion inkluderar stor kroppsstorlek, lång livslängd och produktion av färre avkommor, som ofta kräver noggrann föräldervård tills de är mogna. Organismer vars livshistoria är K-selekterade kallas ofta för K-strateger eller K-selekterade. Organismer med K-utvalda egenskaper inkluderar stora organismer som elefanter, människor och valar, såväl som mindre organismer med längre livslängd som tärnor, papegojor och örnar. Ökningen av befolkningen är en av striderna för tillvaron.
Klassificering av organismer
Även om vissa organismer främst identifieras som r- eller K-strateger, följer de flesta organismer inte detta mönster. Till exempel har träd egenskaper som t.exlivslängd och hög konkurrenskraft som kännetecknar dem som K-strateger. Men vid avel producerar träd vanligtvis tusentals avkommor och sprider dem brett, vilket är typiskt för r-strateger.
På liknande sätt har reptiler som havssköldpaddor både r- och k-egenskaper: även om havssköldpaddor är stora organismer med lång livslängd (förutsatt att de når vuxen ålder), producerar de ett stort antal obemärkta avkommor.
Andra uttryck
R/K-dikotomien kan återuttryckas som ett kontinuerligt spektrum genom att använda det ekonomiska konceptet med diskonterad framtida avkastning med r-val som motsvarar stora diskonteringsräntor och K-val som motsvarar små diskonteringsräntor.
I områden med allvarlig miljöstörning eller sterilisering (t.ex. efter ett stort vulkanutbrott, som Krakatoa eller Mount St. Helens), spelar r- och K-strateger olika roller i den ekologiska sekvens som återställer ekosystemet. På grund av deras högre reproduktionshastigheter och ekologiska opportunism tenderar de primära kolonisatörerna att vara strateger och följs av en rad växande konkurrens mellan växt- och djurliv. Miljöns förmåga att öka energiinnehållet genom fotosyntetisk infångning av solenergi ökar med ökande komplex biologisk mångfald när r-arter förökar sig maxim alt medanvänder strategier K.
Ny jämvikt
Så småningom uppstår en ny jämvikt (ibland kallad en kulminerande gemenskap) när r-strateger gradvis ersätts av K-strateger som är mer konkurrenskraftiga och bättre anpassade till framväxande mikroekologiska landskapsförändringar. Traditionellt ansågs den biologiska mångfalden vara maximerad i detta skede med introduktionen av nya arter, vilket resulterade i ersättning och lokal utrotning av endemiska arter. Den intermediära störningshypotesen säger dock att mellanliggande störningsnivåer i landskapet skapar fläckar på olika successionsnivåer, vilket underlättar samexistensen av kolonisatörer och konkurrenter på regional skala.
Även om den generellt tillämpas på artnivå, är r/K-selektionsteori också användbar för att studera utvecklingen av ekologiska skillnader och livsskillnader mellan underarter. Till exempel, det afrikanska honungsbiet A. m. scutellata och det italienska biet A. m. ligustica. I andra änden av skalan har den också använts för att studera den evolutionära ekologin för hela grupper av organismer såsom bakteriofager.
Forskningsåsikter
Vissa forskare som Lee Ellis, J. Philip Rushton och Aurelio Jose Figueredo har tillämpat r/K-selektionsteori på olika mänskliga beteenden, inklusive brottslighet, sexuell promiskuitet, fertilitet och andra egenskaper relaterade till livshistoria. Rushtons arbete ledde till att han utvecklade "differential K-teorin" för att försöka förklara de många skillnaderna i mänskligt beteende över geografiska områden. Och denna teori har kritiserats av många andra forskare. Den senare föreslog att utvecklingen av mänskliga inflammatoriska svar är relaterad till valet av r/K.
Även om r/K-selektionsteorin började användas flitigt på 1970-talet, började den också få ökad uppmärksamhet. I synnerhet en recension av ekologen Stephen S. Stearns uppmärksammade luckor i teorin och oklarheter i tolkningen av empirisk data för att testa den.
Ytterligare forskning
År 1981 visade Parrys genomgång av litteraturen om r/K-selektion 1981 att det inte fanns någon enighet bland forskare som använde teorin om att definiera r- och K-selektion, vilket ledde till att han ifrågasatte antagandet om ett samband mellan reproduktiv kostnader. funktion.
En studie av Templeton och Johnson 1982 visade att i en population av Drosophila mercatorum (en underart av flugan) som utsätts för K-selektion, producerar den faktiskt en högre frekvens av egenskaper som vanligtvis förknippas med r-selektion. Flera andra studier som motsäger r/K-selektionsteorins förutsägelser publicerades också mellan 1977 och 1994.
När Stearns granskade statusen för en teori 1992, noterade han att från 1977 till 1982 hade BIOSIS litteratursökningstjänst i genomsnitt 42 teoriciteringar per år, men från 1984 till 1989 sjönk genomsnittet till 16 per år. och fortsatte att minska. Han drog slutsatsen att r/K-teorin en gång i tiden var en användbar heuristik som inte längre tjänar ett syfte i livshistorieteorin.
Senast panarkiteorin om adaptivförmågor och hållbarhet som främjas av S. S. Holling och Lance Gunderson har återupplivat intresset för teori och använder det som ett sätt att integrera sociala system, ekonomi och ekologi.
Metapopulationsekologi
Metapopulationsekologi är en förenklad modell av landskapet i områden med olika kvalitetsnivåer. Migranter som flyttar mellan platser är strukturerade i metapopulationer som källor eller sänkor. I metapopulationsterminologi finns det emigranter (individer som lämnar platsen) och invandrare (individer som flyttar in på platsen).
Metapopulationsmodeller undersöker webbplatsens dynamik över tid för att svara på frågor om rumslig och demografisk ekologi. Ett viktigt begrepp inom metapopulationsekologi är räddningseffekten, där små fläckar av lägre kvalitet (d.v.s. sänkor) upprätthålls av en säsongsbetonad tillströmning av nya invandrare.
Strukturen av metapopulationen utvecklas från år till år, där vissa platser är sänkor, till exempel torra år, och blir källor när förhållandena är gynnsammare. Ekologer använder en blandning av datormodeller och fältstudier för att förklara metapopulationsstrukturen. Åldersstrukturen för en befolkning är närvaron av representanter för vissa åldrar i en befolkning.
Autoekologi
Den äldre termen autoekologi (från grekiska: αὐτο, auto, "själv"; οίκος, oikos, "hushåll" och λόγος, logos, "kunskap"), syftar påungefär inom samma studieområde som befolkningens ekologi. Det följer av indelningen av ekologi i autekologi - studiet av enskilda arter i förhållande till miljön - och synekologi - studiet av grupper av organismer i förhållande till miljön - eller samhällsekologi. Odum (en amerikansk biolog) ansåg att synekologi borde delas in i populationsekologi, samhällsekologi och ekosystemekologi, och definierade autoekologi som "artsekologi".
Men under en tid har biologer insett att den högre organisationsnivån för en art är populationen, eftersom artens genpool på denna nivå är mest konsekvent. Faktum är att Odum ansåg "autoekologi" som en "aktuell trend" inom ekologi (dvs. en arkaisk term), även om han inkluderade "artsekologi" som en av ekologins fyra divisioner.
Den första publikationen av Population Ecology (ursprungligen kallad Population Ecology Research) släpptes 1952.
Forskningsartiklar om populationsekologi finns också i djurekologiska tidskrifter.
Befolkningsdynamik
Befolkningsdynamik är en gren inom biovetenskapen som studerar populationers storlek och ålderssammansättning som dynamiska system, och de biologiska och miljömässiga processer som driver dem (till exempel födelse- och dödstal, och immigration och emigration). Exempel på scenarier är befolkningens åldrande, tillväxt eller sammandragning.
Exponentiell tillväxt beskriver oreglerad reproduktion. Detta är mycket ovanligt att se i naturen. Befolkningstillväxten har varit exponentiell under de senaste 100 åren.
Thomas M althus trodde att befolkningstillväxten skulle leda till överbefolkning och svält på grund av brist på resurser, inklusive mat. I framtiden kommer människor inte att kunna föda stora befolkningar. Det biologiska antagandet om exponentiell tillväxt är att tillväxttakten per capita är konstant. Tillväxt är inte begränsad till resursbrist eller predation.
Befolkningsdynamik har använts i stor utsträckning i flera tillämpningar av kontrollteori. Med hjälp av evolutionär spelteori används befolkningsspel i stor utsträckning i olika industriella och vardagliga sammanhang. Används huvudsakligen i MIMO-system (multiple input, multiple output), även om de kan anpassas för användning i SISO-system (single input, single output). Några tillämpningsexempel är militära kampanjer, distribution av resurser för vattendistribution, utskick av distribuerade generatorer, laboratorieexperiment, transportproblem, kommunikationsproblem. Dessutom, med adekvat kontextualisering av produktionsproblem, kan populationsdynamik vara en effektiv och lättanvänd lösning för att kontrollera problem. Många vetenskapliga studier har pågått och pågår.
Överbefolkning
Överbefolkning uppstår när populationen av en art överstiger bärförmågan för en ekologisk nisch. Detta kan bli resultateten ökning av födelsetalen (fertilitetstalet), en minskning av dödligheten, en ökning av immigrationen eller en ohållbar biom och en utarmning av resurser. Dessutom betyder detta att om det finns för många människor i en livsmiljö, begränsar människor de tillgängliga resurserna för att överleva. Befolkningens åldersstruktur spelar ingen speciell roll.
I naturen leder överbefolkning ofta till att rovdjurspopulationerna ökar. Detta har effekten att kontrollera bytespopulationen och säkerställa att den utvecklas till förmån för genetiska egenskaper som gör den mindre sårbar för rovdjur (och rovdjuret kan utvecklas samtidigt).
I frånvaro av rovdjur är arter bundna av de resurser de kan hitta i sin miljö, men detta kontrollerar inte nödvändigtvis överbefolkningen. Åtminstone på kort sikt. En riklig tillgång på resurser kan leda till en befolkningsboom följt av en befolkningskris. Gnagare som lämlar och sorkar har dessa cykler av snabb befolkningstillväxt och efterföljande nedgång. Bestånden av snöskoharar förändras också dramatiskt cykliskt, liksom ett av rovdjuren som jagar dem, lodjuret. Att spåra denna trend är mycket enklare än att identifiera genomet av en population.
