Eine Population ist definiert als eine Gruppe von Individuen der gleichen Spezies, die in einem bestimmten Gebiet leben und sich kreuzen. Mitglieder einer Bevölkerung verlassen sich häufig auf dieselben Ressourcen, unterliegen ähnlichen Umwelteinschränkungen und hängen von der Verfügbarkeit anderer Mitglieder ab, um im Laufe der Zeit bestehen zu bleiben., Wissenschaftler untersuchen eine Population, indem sie untersuchen, wie Individuen in dieser Population miteinander interagieren und wie die Bevölkerung als Ganzes mit ihrer Umwelt interagiert. Als Instrument zur objektiven Untersuchung von Populationen stützen sich Populationsökologen auf eine Reihe statistischer Maßnahmen, die als demografische Parameter bezeichnet werden, um diese Population zu beschreiben (Lebreton et al. 1992). Das Gebiet der Wissenschaft, das an der Sammlung und Analyse dieser Zahlen interessiert ist, wird als Bevölkerungsdemografie bezeichnet, auch als Demographie bezeichnet.
Allgemein definiert, Demographie ist die Untersuchung der Merkmale der Bevölkerung., Es bietet eine mathematische Beschreibung, wie sich diese Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern. Demografie kann alle statistischen Faktoren umfassen, die das Bevölkerungswachstum oder den Bevölkerungsrückgang beeinflussen, aber mehrere Parameter sind besonders wichtig: Bevölkerungsgröße, Dichte, Altersstruktur, Fruchtbarkeit (Geburtenraten), Sterblichkeit (Sterblichkeitsraten) und Geschlechterverhältnis (Dodge 2006). Wir stellen jede dieser nacheinander vor.
Der grundlegendste demografische Parameter ist die Anzahl der Individuen innerhalb einer Population (Lebreton et al. 1992)., Die Bevölkerungsgröße ist definiert als die Anzahl der Personen, die in einem subjektiv bestimmten geografischen Bereich vorhanden sind. Trotz der Einfachheit in seinem Konzept ist es fast unmöglich, alle Individuen während einer Volkszählung zu lokalisieren (eine vollständige Zählung jedes Individuums), so dass Ökologen normalerweise die Bevölkerungsgröße schätzen, indem sie Individuen in einem kleinen Stichprobengebiet zählen und diese Stichprobe auf die größere Bevölkerung extrapolieren., Unabhängig von den Herausforderungen bei der Messung der Bevölkerungsgröße ist es ein wichtiges Merkmal einer Bevölkerung mit signifikanten Implikationen für die Dynamik der Bevölkerung als Ganzes (Lebreton et al. 1992).
Populationen zeigen aufgrund ihrer Größe unverwechselbare Verhaltensweisen an. Kleine Populationen sind einem größeren Risiko des Aussterbens ausgesetzt (Caughley 1994). Individuen in diesen Populationen können es schwer haben, Qualitätskollegen zu finden, also paaren sich weniger Individuen und diejenigen, die Inzucht riskieren (Hamilton 1967). Darüber hinaus sind Personen in kleinen Populationen anfälliger für zufällige Todesfälle., Ereignisse wie Feuer, Überschwemmungen und Krankheiten haben eine größere Chance, alle Menschen in der Bevölkerung zu töten.
Große Populationen haben ihre eigenen Probleme. Wenn sie sich der maximalen nachhaltigen Bevölkerungsgröße nähern, die als Tragfähigkeit bezeichnet wird, zeigen große Populationen charakteristisches Verhalten. Populationen, die sich ihrer Tragfähigkeit nähern, erleben einen stärkeren Wettbewerb um Ressourcen, Verschiebungen in Raubtier-Beute-Beziehungen und eine geringere Fruchtbarkeit. Wenn die Population zu groß wird, kann sie beginnen, die Tragfähigkeit der Umwelt zu überschreiten und den verfügbaren Lebensraum abzubauen (Abbildung 1).,
Bevölkerungsdichte
Eine vollständigere Beschreibung der Größe einer Bevölkerung umfasst die Bevölkerungsdichte — die Größe einer Bevölkerung in Bezug auf die Menge an Raum, die sie einnimmt. Die Dichte wird normalerweise als die Anzahl der Individuen pro Flächeneinheit oder Volumen ausgedrückt (Lebreton et al. 1992). Zum Beispiel: die Anzahl der Krähen pro Quadratkilometer oder die Anzahl des Planktons pro Liter (Andren 1992, Sterner 1986)., Wie alle Populationseigenschaften ist die Dichte ein dynamisches Merkmal, das sich im Laufe der Zeit ändert, wenn Individuen der Population hinzugefügt oder daraus entfernt werden. Eng verwandte Arten von Gannetvögeln werden sehr unterschiedliche Dichten aufweisen (Abbildung 2 ). Geburt und Einwanderung — der Zustrom neuer Individuen aus anderen Gebieten-können die Bevölkerungsdichte erhöhen, während Tod und Auswanderung — die Bewegung von Individuen aus einer Bevölkerung in andere Gebiete — ihre Dichte verringern können (Lebreton et al. 1992).,
Ähnlich wie bei der Bevölkerungsgröße zeigt die Bevölkerungsdichte sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Werten charakteristische Merkmale an., Dichteabhängige Faktoren, einschließlich Wettbewerb, Raubtiere, Migration und Krankheiten, verstärken sich innerhalb der Populationen, wenn die Dichte zunimmt. Im Gegensatz dazu beeinflussen dichteunabhängige Faktoren wie Wetter, Brandregime und Überschwemmungen die Populationen unabhängig von ihrer spezifischen Dichte (Lebreton et al. 1992).
Altersstruktur
Nicht alle Individuen tragen gleichermaßen zu einer Population bei. Gelegentlich finden es Forscher nützlich, die verschiedenen Beiträge verschiedener Personen zu charakterisieren., Zunächst werden Individuen in altersspezifische Kategorien, sogenannte Kohorten, wie „Jugendliche“ oder „Subadukte“ (Dodge 2006), eingeteilt. Die Forscher erstellen dann ein Profil der Größen-und Altersstrukturen der Kohorten, um das Fortpflanzungspotential dieser Population zu bestimmen, um das aktuelle und zukünftige Wachstum abzuschätzen. Normalerweise wird eine schnell wachsende Bevölkerung größere reproduktive Kohorten haben, stabile Populationen zeigen eine gleichmäßigere Verteilung der Altersklassen, und schnell abnehmende Populationen haben große ältere Kohorten (Lebreton et al. 1992).,
Altersstruktur kann grafisch mit einer Bevölkerungspyramide dargestellt werden (Abbildung 3). Obwohl die Altersstruktur einer Bevölkerung nicht immer pyramidenförmig ist, haben die meisten Populationen jüngere Kohorten, die größer sind als ältere Kohorten. Zum Beispiel zeigten Sherman und Mortons Studien der Erdhörnchen des Tioga Pass Belding Geburtskohorten von mehr als 300 Individuen und weniger als 10 Individuen in Kohorten über sechs Jahren (Sherman & Morton 1984).,
Fruchtbarkeit
Wie die Altersstruktur nahelegt, haben einige Personen innerhalb einer Bevölkerung einen größeren Einfluss auf Prozesse auf Bevölkerungsebene, wie Wachstum., Fruchtbarkeit beschreibt die Anzahl der Nachkommen, die ein Individuum oder eine Population während eines bestimmten Zeitraums produzieren kann (Martin 1995) (Abbildung 4). In demografischen Studien wird die Fruchtbarkeit in altersspezifischen Geburtenraten berechnet, die als Anzahl der Geburten pro Zeiteinheit, Anzahl der Geburten pro Frau pro Zeiteinheit oder Anzahl der Geburten pro 1.000 Personen pro Zeiteinheit ausgedrückt werden können. Maximale (oder physiologische) Fruchtbarkeit ist die theoretische maximale Anzahl von Nachkommen, die in einer Population ohne ökologische Einschränkungen produziert werden., Da jedoch jedes Ökosystem Einschränkungen für seine Populationen umsetzt, ziehen es Ökologen vor, die realisierte (oder ökologische) Fruchtbarkeit zu messen, dh die beobachtete Anzahl von Nachkommen, die in einer Population unter tatsächlichen Umweltbedingungen produziert werden.
Während maximale Fruchtbarkeit eine Konstante für Populationen ist, variiert die Fruchtbarkeit im Laufe der Zeit je nach Größe, Dichte und Altersstruktur der Population. Äußere Bedingungen wie Nahrung und Lebensraumverfügbarkeit können ebenfalls die Fruchtbarkeit beeinflussen. Die dichteabhängige Regulierung liefert ein negatives Feedback, wenn die Bevölkerung zu groß wird, indem die Geburtenraten gesenkt und das Bevölkerungswachstum durch eine Vielzahl von Mechanismen gestoppt wird (Lebreton et al. 1992)., Bei weißfüßigen Mäusen regulieren Populationen beispielsweise ihre Fortpflanzungsrate über ein Stresshormon. Mit zunehmender Bevölkerungsdichte nehmen auch aggressive Interaktionen zwischen Individuen zu (selbst wenn Nahrung und Unterkunft unbegrenzt sind). Hohe Bevölkerungsdichten führen zu häufigen aggressiven Begegnungen, die ein Stresssyndrom auslösen, bei dem hormonelle Veränderungen die sexuelle Reifung verzögern, die Fortpflanzungsorgane schrumpfen und das Immunsystem unterdrücken (Krohne 1984).
Mortalität
Ein weiteres individuelles Merkmal, das das Bevölkerungswachstum beeinflusst, ist die Mortalität., Die Sterblichkeit ist das Maß für einzelne Todesfälle in einer Bevölkerung und dient als Gegengewicht zur Fruchtbarkeit. Wie die Fruchtbarkeit wird die Mortalität in Raten gemessen, die normalerweise als Anzahl der Personen ausgedrückt werden, die in einem bestimmten Zeitraum sterben (Todesfälle pro Zeiteinheit) oder als Anteil der Bevölkerung, die in einem bestimmten Zeitraum stirbt (prozentuale Todesfälle pro Zeiteinheit). Eine Bevölkerung hat theoretisch eine minimale Sterblichkeit — die theoretisch minimale Anzahl von Todesfällen in einer Bevölkerung ohne ökologische Einschränkungen., Die minimale Mortalität ist immer niedriger als die realisierte (oder ökologische) Mortalität, dh die beobachtete Anzahl von Verlusten in einer Population unter tatsächlichen Umweltbedingungen. Ähnlich wie bei der realisierten Fruchtbarkeit variiert die realisierte Sterblichkeit im Laufe der Zeit je nach innerer und äußerer Dynamik der Bevölkerung (Benrey & Denno 1997).
Um Sterblichkeit und Fruchtbarkeit innerhalb einer Population zu visualisieren, erstellen Ökologen Life-Tabellen, um altersspezifische statistische Zusammenfassungen der Überlebensmuster einer Population anzuzeigen., Zuerst von römischen Versicherungsmathematikern entwickelt, wurden Life-Tabellen verwendet, um abzuschätzen, wie lange Personen einer bestimmten Alterskategorie leben sollten, um Lebensversicherungsprodukte zu bewerten (Trenerry 1926). Raymond Pearl (1928) führte den Life Table erstmals in die Biologie ein, als er ihn auf Laborstudien der Fruchtfliege Drosophila anwandte. Life-Tabellen sind besonders nützlich für Arten mit diskreten Entwicklungsstadien und Sterblichkeitsraten, die von Stufe zu Stufe sehr unterschiedlich sind (Abbildung 5).,
Sex Ratio
Sexuell reproduzierende Organismen müssen Partner finden, um Nachkommen zu produzieren. Ohne vergleichbare Zahlen von Männern und Frauen, Paarungsmöglichkeiten können begrenzt und das Bevölkerungswachstum verkümmert sein., So messen Ökologen die Anzahl der Männer und Frauen innerhalb einer Population, um ein Geschlechtsverhältnis zu konstruieren, das Forschern helfen kann, das Bevölkerungswachstum oder den Bevölkerungsrückgang vorherzusagen. Ähnlich wie die Bevölkerungsgröße ist das Geschlechterverhältnis ein einfaches Konzept mit großen Auswirkungen auf die Bevölkerungsdynamik. Zum Beispiel können stabile Populationen ein 1:1-Geschlechterverhältnis beibehalten und daher ihre Wachstumsrate konstant halten, während abnehmende Populationen ein 3:1-Geschlechterverhältnis entwickeln können, das Frauen begünstigt, was zu einer erhöhten Wachstumsrate führt., Bei Arten, bei denen Männchen erheblich zur Aufzucht von Nachkommen beitragen, können Populationen stattdessen ein Verhältnis beibehalten, das zu Männchen verzerrt ist (Hamilton 1967).
Interessanterweise ist das Geschlechtsverhältnis nicht immer zufällig, sondern kann bei der Geburt durch Umwelt-oder physiologische Mechanismen manipuliert werden. Alle Krokodile und viele Reptilien verwenden eine Strategie namens Umweltgeschlechtsbestimmung, wobei die Inkubationstemperatur das Geschlecht jedes Einzelnen bestimmt (Delmas et al. 2008). Zum Beispiel produzieren niedrige Temperaturen Männchen und hohe Temperaturen Weibchen., In Zeiten begrenzter Ressourcen oder hoher Bevölkerungsdichte können Weibchen die Geschlechtsverhältnisse ihrer Kupplung manipulieren, indem sie mehr oder weniger Zeit damit verbringen, ihre Eier zu inkubieren (Girondot et al. 2004).
Zusammenfassung
Eine Population ist eine Gruppe von Individuen derselben Art, die im selben Raum interagieren. Die Gesundheit und das Verhalten einer Bevölkerung wird durch die Art und Weise bestimmt, wie diese Personen miteinander und mit ihrer Umgebung interagieren., Wir können den Status einer Population bestimmen, indem wir Elemente messen und berechnen, die allen Populationen gemeinsam sind, wie Größe, Dichte, Fruchtbarkeit, Mortalität, Geschlechterverhältnis und Altersstruktur. Diese demografischen Statistiken bieten Forschern standardisierte Metriken zum Vergleich von Populationen und zur Bewertung des Aussterbungsrisikos. So wie ein Arzt eine Krankheit nicht nur mit einer Blutdruckmessung diagnostizieren kann, können wir Populationen nicht allein aufgrund demografischer Parameter verwalten., Demografie bietet jedoch eine Basis für die Überwachung der Bevölkerungsgesundheit und bietet einen Einblick in die Mechanismen, die den Bevölkerungsrückgang antreiben.