Una popolazione è definita come un gruppo di individui della stessa specie che vivono ed ibridazione in una determinata area. I membri di una popolazione spesso si basano sulle stesse risorse, sono soggetti a vincoli ambientali simili e dipendono dalla disponibilità di altri membri a persistere nel tempo., Gli scienziati studiano una popolazione esaminando come gli individui in quella popolazione interagiscono tra loro e come la popolazione nel suo complesso interagisce con il suo ambiente. Come strumento per lo studio oggettivo delle popolazioni, gli ecologisti della popolazione si affidano a una serie di misure statistiche, note come parametri demografici, per descrivere quella popolazione (Lebreton et al. 1992). Il campo della scienza interessato a raccogliere e analizzare questi numeri è chiamato demografia della popolazione, noto anche come demografia.
In senso lato, la demografia è lo studio delle caratteristiche delle popolazioni., Fornisce una descrizione matematica di come tali caratteristiche cambiano nel tempo. I dati demografici possono includere qualsiasi fattore statistico che influenza la crescita o il declino della popolazione, ma diversi parametri sono particolarmente importanti: dimensione della popolazione, densità, struttura per età, fecondità (tassi di natalità), mortalità (tassi di mortalità) e rapporto tra i sessi (Dodge 2006). Introduciamo ciascuno di questi a turno.
Il parametro demografico più fondamentale è il numero di individui all’interno di una popolazione (Lebreton et al. 1992)., La dimensione della popolazione è definita come il numero di individui presenti in un intervallo geografico soggettivamente designato. Nonostante la semplicità del suo concetto, localizzare tutti gli individui durante un censimento (un conteggio completo di ogni individuo) è quasi impossibile, quindi gli ecologi di solito stimano le dimensioni della popolazione contando gli individui all’interno di una piccola area del campione ed estrapolando quel campione alla popolazione più grande., Indipendentemente dalle sfide nella misurazione delle dimensioni della popolazione, è una caratteristica importante di una popolazione con implicazioni significative per le dinamiche della popolazione nel suo complesso (Lebreton et al. 1992).
Le popolazioni mostrano comportamenti distintivi in base alle loro dimensioni. Piccole popolazioni affrontano un rischio maggiore di estinzione (Caughley 1994). Gli individui in queste popolazioni possono avere difficoltà a trovare compagni di qualità, quindi meno individui si accoppiano e quelli che rischiano l’inbreeding (Hamilton 1967). Inoltre, gli individui in piccola popolazione sono più suscettibili alle morti casuali., Eventi come incendi, inondazioni e malattie hanno maggiori possibilità di uccidere tutti gli individui della popolazione.
Grandi popolazioni sperimentano i propri problemi. Mentre si avvicinano alla dimensione massima della popolazione sostenibile, nota come capacità di carico, le grandi popolazioni mostrano un comportamento caratteristico. Le popolazioni che si avvicinano alla loro capacità di carico sperimentano una maggiore competizione per le risorse, cambiamenti nelle relazioni predatore-preda e diminuzione della fecondità. Se la popolazione cresce troppo, può iniziare a superare la capacità di carico dell’ambiente e degradare l’habitat disponibile (Figura 1).,
Densità di popolazione
Una descrizione più completa della dimensione di una popolazione include la densità di popolazione — la dimensione di una popolazione in relazione alla quantità di spazio che occupa. La densità è solitamente espressa come il numero di individui per unità di area o volume (Lebreton et al. 1992). Ad esempio: il numero di corvi per chilometro quadrato o il numero di plancton per litro (Andren 1992, Sterner 1986)., Come tutte le proprietà della popolazione, la densità è una caratteristica dinamica che cambia nel tempo quando gli individui vengono aggiunti o rimossi dalla popolazione. Le specie strettamente correlate di uccelli Gannet manterranno densità molto diverse (Figura 2 ). La nascita e l’immigrazione — l’afflusso di nuovi individui da altre aree-possono aumentare la densità di una popolazione, mentre la morte e l’emigrazione — il movimento di individui da una popolazione ad altre aree-possono diminuirne la densità (Lebreton et al. 1992).,
Simile alla dimensione della popolazione, la densità di popolazione mostra caratteristiche distintive sia a valori alti che bassi., I fattori dipendenti dalla densità, tra cui competizione, predazione, migrazione e malattia, si intensificano all’interno delle popolazioni all’aumentare della densità. Al contrario, fattori indipendenti dalla densità, come il tempo, i regimi di incendio e le inondazioni, impattano le popolazioni indipendentemente dalle loro densità specifiche (Lebreton et al. 1992).
Struttura per età
Non tutti gli individui contribuiscono allo stesso modo a una popolazione. Occasionalmente, i ricercatori trovano utile caratterizzare i diversi contributi fatti da individui diversi., Innanzitutto, gli individui sono ordinati in categorie specifiche per età chiamate coorti, come” giovani “o” subadulti ” (Dodge 2006). I ricercatori creano quindi un profilo delle dimensioni e delle strutture di età delle coorti per determinare il potenziale riproduttivo di quella popolazione, al fine di stimare la crescita attuale e futura. Di solito, una popolazione in rapida espansione avrà coorti riproduttive più grandi, le popolazioni stabili mostrano una distribuzione più uniforme delle classi di età e le popolazioni in rapido declino hanno grandi coorti più vecchie (Lebreton et al. 1992).,
La struttura dell’età può essere rappresentata graficamente con una piramide di popolazione (Figura 3). Anche se la struttura di età di una popolazione non è sempre piramidale in forma, la maggior parte delle popolazioni hanno coorti più giovani che sono più grandi di coorti più anziani. Ad esempio, gli studi di Sherman e Morton sugli scoiattoli di terra del Tioga Pass Belding hanno rivelato coorti di nascita più grandi di 300 individui e meno di 10 individui in coorti di età superiore ai sei anni (Sherman & Morton 1984).,
Fecondità
Come suggerisce la struttura per età, alcuni individui all’interno di una popolazione hanno un impatto maggiore sui processi a livello di popolazione, come la crescita., La fecondità descrive il numero di prole che un individuo o una popolazione è in grado di produrre durante un dato periodo di tempo (Martin 1995) (Figura 4). Negli studi demografici, la fecondità è calcolata in tassi di natalità specifici per età, che possono essere espressi come il numero di nascite per unità di tempo, il numero di nascite per femmina per unità di tempo o il numero di nascite per 1.000 individui per unità di tempo. La fecondità massima (o fisiologica) è il numero massimo teorico di prole prodotta in una popolazione che non assume vincoli ecologici., Tuttavia, poiché ogni ecosistema implementa vincoli sulle sue popolazioni, gli ecologisti preferiscono misurare la fecondità realizzata (o ecologica), che è il numero osservato di prole prodotta in una popolazione in condizioni ambientali reali.
Mentre la fecondità massima è una costante per le popolazioni, la fecondità realizzata varia nel tempo in base alle dimensioni, alla densità e alla struttura per età della popolazione. Anche le condizioni esterne, come la disponibilità di cibo e di habitat, possono influenzare la fecondità. La regolazione dipendente dalla densità fornisce un feedback negativo se la popolazione cresce troppo, riducendo i tassi di natalità e arrestando la crescita della popolazione attraverso una serie di meccanismi (Lebreton et al. 1992)., Nei topi dai piedi bianchi, ad esempio, le popolazioni regolano il loro tasso riproduttivo attraverso un ormone dello stress. Con l’aumentare della densità della popolazione, aumentano anche le interazioni aggressive tra gli individui (anche quando il cibo e il riparo sono illimitati). L’alta densità di popolazione porta a frequenti incontri aggressivi, innescando una sindrome da stress in cui i cambiamenti ormonali ritardano la maturazione sessuale, causano la contrazione degli organi riproduttivi e deprimono il sistema immunitario (Krohne 1984).
Mortalità
Un altro tratto individuale che influenza la crescita della popolazione è la mortalità., La mortalità è la misura delle morti individuali in una popolazione e serve come contrappeso alla fecondità. Come la fecondità, la mortalità è misurata in tassi, di solito espressi come il numero di individui che muoiono in un dato periodo (morti per unità di tempo) o la proporzione della popolazione che muore in un dato periodo (morti per cento per unità di tempo). Una popolazione ha teoricamente una mortalità minima-il numero teoricamente minimo di morti in una popolazione che non assume vincoli ecologici., La mortalità minima è sempre inferiore alla mortalità realizzata (o ecologica), che è il numero osservato di perdite in una popolazione in condizioni ambientali reali. Proprio come la fecondità realizzata, la mortalità realizzata varia nel tempo in base a dinamiche interne ed esterne alla popolazione (Benrey & Denno 1997).
Per visualizzare la mortalità e la fecondità all’interno di una popolazione, gli ecologisti creano tabelle di vita per visualizzare riassunti statistici specifici per età dei modelli di sopravvivenza di una popolazione., Inizialmente sviluppato da attuari romani, tabelle di vita sono stati utilizzati per stimare quanto tempo gli individui di una particolare categoria di età sono stati tenuti a vivere al fine di valutare i prodotti di assicurazione sulla vita (Trenerry 1926). Raymond Pearl (1928) introdusse per la prima volta la tabella della vita alla biologia quando la applicò agli studi di laboratorio sulla mosca della frutta, la Drosophila. Le tabelle di vita sono particolarmente utili per le specie con stadi di sviluppo discreti e tassi di mortalità che variano ampiamente da uno stadio all’altro (Figura 5).,
Rapporto sessuale
Gli organismi che riproducono sessualmente devono trovare compagni per produrre prole. Senza un numero comparabile di maschi e femmine, le opportunità di accoppiamento possono essere limitate e la crescita della popolazione stentata., Pertanto, gli ecologisti misurano il numero di maschi e femmine all’interno di una popolazione per costruire un rapporto di sesso, che può aiutare i ricercatori a prevedere la crescita o il declino della popolazione. Proprio come la dimensione della popolazione, sesso rapporto è un concetto semplice con importanti implicazioni per le dinamiche della popolazione. Ad esempio, le popolazioni stabili possono mantenere un rapporto sessuale 1:1 e quindi mantenere costante il loro tasso di crescita, mentre le popolazioni in declino possono sviluppare un rapporto sessuale 3:1 favorendo le femmine, con conseguente aumento del tasso di crescita., Nelle specie in cui i maschi contribuiscono in modo significativo all’allevamento della prole, le popolazioni possono invece mantenere un rapporto distorto nei confronti dei maschi (Hamilton 1967).
È interessante notare che il rapporto tra i sessi non è sempre casuale, ma può essere manipolato alla nascita da meccanismi ambientali o fisiologici. Tutti i coccodrilli e molti rettili utilizzano una strategia chiamata determinazione del sesso ambientale, in cui la temperatura di incubazione determina il sesso di ogni individuo (Delmas et al. 2008). Ad esempio, le basse temperature produrranno maschi e le alte temperature produrranno femmine., In tempi di risorse limitate o di alta densità di popolazione, le femmine possono manipolare i rapporti sessuali della loro frizione spendendo più o meno tempo a incubare le loro uova (Girondot et al. 2004).
Sommario
Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che interagiscono all’interno dello stesso spazio. La salute e il comportamento di una popolazione è determinata dal modo in cui quegli individui interagiscono tra loro e con l’ambiente circostante., Possiamo determinare lo stato di una popolazione misurando e calcolando elementi comuni a tutte le popolazioni, come dimensioni, densità, fecondità, mortalità, rapporto sessuale e struttura per età. Queste statistiche demografiche forniscono ai ricercatori metriche standardizzate per confrontare le popolazioni e valutare il rischio di estinzione. Proprio come un medico non può diagnosticare una malattia con solo una misurazione della pressione sanguigna, non possiamo gestire le popolazioni in base ai soli parametri demografici., Tuttavia, i dati demografici forniscono una base di riferimento per il monitoraggio della salute della popolazione e offrono informazioni sui meccanismi che determinano il declino della popolazione.