populacja jest zdefiniowana jako grupa osobników tego samego gatunku żyjących i krzyżowania w obrębie danego obszaru. Członkowie populacji często polegają na tych samych zasobach, podlegają podobnym ograniczeniom środowiskowym i zależą od dostępności innych członków do utrzymania się w czasie., Naukowcy badają populację, badając, w jaki sposób jednostki w tej populacji oddziałują ze sobą i jak populacja jako całość oddziałuje ze swoim środowiskiem. Jako narzędzie do obiektywnego badania populacji, ekolodzy populacji opierają się na szeregu miar statystycznych, znanych jako parametry demograficzne, aby opisać tę populację (Lebreton et al. 1992). Dziedziną nauki zajmującą się gromadzeniem i analizą tych liczb jest tzw. Demografia populacji, zwana też demografią.
w szerokim ujęciu Demografia jest badaniem cech populacji., Zawiera matematyczny opis tego, jak te cechy zmieniają się w czasie. Dane demograficzne mogą obejmować wszelkie czynniki statystyczne wpływające na wzrost lub spadek populacji, ale kilka parametrów jest szczególnie ważnych: wielkość populacji, gęstość, struktura wiekowa ,płodność( wskaźniki urodzeń), śmiertelność (wskaźniki zgonów) i stosunek płci (Dodge 2006). Każdy z nich przedstawiamy po kolei.
najbardziej podstawowym parametrem demograficznym jest liczba osób w populacji (Lebreton et al. 1992)., Wielkość populacji określa się jako liczbę osobników obecnych w subiektywnie wyznaczonym zasięgu geograficznym. Pomimo prostoty w swojej koncepcji, zlokalizowanie wszystkich osobników podczas spisu (pełna liczba każdego osobnika) jest prawie niemożliwe, więc ekolodzy Zwykle szacują wielkość populacji, licząc osoby w małym obszarze próbki i ekstrapolując tę próbkę do większej populacji., Niezależnie od wyzwań w mierzeniu wielkości populacji, jest to ważna cecha populacji z istotnymi implikacjami dla dynamiki populacji jako całości (Lebreton et al. 1992).
populacje wykazują charakterystyczne zachowania na podstawie ich wielkości. Małe populacje są bardziej zagrożone wyginięciem (Caughley 1994). Osoby w tych populacjach mogą mieć trudności ze znalezieniem wysokiej jakości partnerów, więc mniej osób kojarzy się i tych, którzy ryzykują chów wsobny (Hamilton 1967). Dodatkowo, osoby w małej populacji są bardziej podatne na przypadkowe zgony., Zdarzenia takie jak pożar, powodzie i choroby mają większą szansę na zabicie wszystkich osób w populacji.
duże populacje doświadczają własnych problemów. W miarę zbliżania się do maksymalnej zrównoważonej wielkości populacji, znanej jako nośność, duże populacje wykazują charakterystyczne zachowania. Populacje Zbliżające się do swojej zdolności przewozowej doświadczają większej konkurencji o zasoby, zmian w relacjach drapieżnik-ofiara i obniżonej płodności. Jeśli populacja rośnie zbyt duża, może zacząć przekraczać nośność środowiska i degradować dostępne siedliska (ryc. 1).,
gęstość zaludnienia
pełniejszy opis wielkości populacji obejmuje gęstość zaludnienia — wielkość populacji w stosunku do ilości zajmowanej przestrzeni. Gęstość jest zwykle wyrażana jako liczba osób na jednostkę powierzchni lub objętości (Lebreton et al. 1992). Na przykład: liczba wron na kilometr kwadratowy lub liczba planktonu na litr (Andren 1992, Sterner 1986)., Podobnie jak wszystkie właściwości populacji, gęstość jest cechą dynamiczną, która zmienia się w czasie, gdy jednostki są dodawane do lub usuwane z populacji. Blisko spokrewnione gatunki ptaków Gannet utrzymają bardzo różne zagęszczenia (ryc. 2). Narodziny i imigracja-napływ nowych osób z innych obszarów – może zwiększyć gęstość populacji, podczas gdy śmierć i emigracja-przemieszczanie się osób z populacji do innych obszarów – może zmniejszyć jej gęstość (Lebreton et al. 1992).,
podobnie do wielkości populacji, gęstość zaludnienia wykazuje charakterystyczne cechy zarówno przy wysokich, jak i niskich wartościach., Czynniki zależne od gęstości, w tym konkurencja, drapieżnictwo, migracja i choroby, nasilają się w populacjach wraz ze wzrostem gęstości. Natomiast czynniki niezależne od gęstości, takie jak pogoda, reżimy pożarowe i powodzie, wpływ na populacje niezależnie od ich gęstości (Lebreton et al. 1992).
Struktura wiekowa
nie wszystkie jednostki składają się jednakowo na populację. Czasami naukowcy uważają, że przydatne jest scharakteryzowanie różnych wkładów wnoszonych przez różne osoby., Po pierwsze, osobniki są sortowane w kategoriach wiekowych zwanych kohortami, takimi jak „młodociane” lub „subadults” (Dodge 2006). Badacze następnie tworzą profil wielkości i struktury wiekowe kohort w celu określenia potencjału reprodukcyjnego tej populacji, w celu oszacowania obecnego i przyszłego wzrostu. Zwykle szybko rosnąca populacja będzie miała większe kohorty reprodukcyjne, stabilne populacje wykazują bardziej równomierny rozkład klas wiekowych ,a gwałtownie malejące populacje mają duże starsze kohorty (Lebreton et al. 1992).,
struktura wiekowa może być przedstawiona graficznie za pomocą piramidy populacji (rys. 3). Chociaż struktura wiekowa populacji nie zawsze jest piramidalna, większość populacji ma młodsze kohorty, które są większe niż starsze kohorty. Na przykład badania Shermana i Mortona nad wiewiórkami naziemnymi Tioga Pass Belding ujawniły kohorty urodzeniowe większe niż 300 osobników i mniej niż 10 osobników w kohorcie powyżej szóstego roku życia (Sherman & Morton 1984).,
płodność
jak sugeruje struktura wiekowa, niektóre osobniki w populacji mają większy wpływ na procesy na poziomie populacji, takie jak wzrost., Płodność opisuje liczbę potomstwa, które dana osoba lub populacja jest w stanie wyprodukować w danym okresie czasu (Martin 1995) (Rysunek 4). W badaniach demograficznych płodność jest obliczana na podstawie wskaźników urodzeń specyficznych dla wieku, które mogą być wyrażone jako liczba urodzeń na jednostkę czasu, liczba urodzeń na kobietę na jednostkę czasu lub liczba urodzeń na 1000 osób na jednostkę czasu. Maksymalna (lub fizjologiczna) płodność to teoretyczna maksymalna liczba potomstwa wyprodukowanego w populacji bez ograniczeń ekologicznych., Ponieważ jednak każdy ekosystem wdraża ograniczenia w swoich populacjach, ekolodzy wolą mierzyć zrealizowaną (lub ekologiczną) płodność, czyli obserwowaną liczbę potomstwa wyprodukowanego w populacji w rzeczywistych warunkach środowiskowych.
podczas gdy maksymalna płodność jest stała dla populacji, zrealizowana płodność zmienia się w czasie w zależności od wielkości, gęstości i struktury wiekowej populacji. Warunki zewnętrzne, takie jak dostępność pożywienia i siedlisk, mogą również wpływać na płodność. Regulacja zależna od gęstości zapewnia negatywne sprzężenie zwrotne, jeśli populacja rośnie zbyt duża, poprzez zmniejszenie wskaźników urodzeń i zatrzymanie wzrostu populacji za pomocą wielu mechanizmów (Lebreton et al. 1992)., Na przykład u myszy białonogich populacje regulują Tempo reprodukcji za pomocą hormonu stresu. Wraz ze wzrostem gęstości populacji, tak samo agresywne interakcje między jednostkami (nawet gdy żywność i schronienie są nieograniczone). Wysokie zagęszczenie populacji prowadzi do częstych agresywnych spotkań, wywołując zespół stresu, w którym zmiany hormonalne opóźniają dojrzewanie płciowe, powodują kurczenie się narządów rozrodczych i hamują układ odpornościowy (Krohne 1984).
śmiertelność
inną indywidualną cechą, która wpływa na wzrost populacji, jest śmiertelność., Śmiertelność jest miarą indywidualnych zgonów w populacji i stanowi przeciwwagę dla płodności. Podobnie jak płodność, śmiertelność mierzona jest w stawkach, Zwykle wyrażanych jako liczba osób, które umierają w danym okresie (zgony w jednostce czasu) lub odsetek ludności, która umiera w danym okresie (procent zgonów w jednostce czasu). Populacja teoretycznie ma minimalną śmiertelność — teoretycznie minimalna liczba zgonów w populacji bez ograniczeń ekologicznych., Minimalna śmiertelność jest zawsze niższa niż śmiertelność zrealizowana (lub ekologiczna), czyli obserwowana liczba strat w populacji w rzeczywistych warunkach środowiskowych. Podobnie jak zrealizowana płodność, zrealizowana śmiertelność zmienia się w czasie w oparciu o dynamikę wewnętrzną i zewnętrzną populacji (Benrey & Denno 1997).
aby wizualizować śmiertelność i płodność w populacji, ekolodzy tworzą tabele życia, aby wyświetlić specyficzne dla wieku statystyczne podsumowania wzorców przeżycia populacji., Po raz pierwszy opracowane przez rzymskich aktuariuszy, tabele życia były używane do oszacowania, jak długo osoby z danej kategorii wiekowej miały żyć w celu wartościowania produktów ubezpieczeniowych na życie (Trenerry 1926). Raymond Pearl (1928) po raz pierwszy wprowadził tabelę życia do biologii, gdy zastosował ją do badań laboratoryjnych muszki owocowej, Drosophila. Tabele dotyczące życia są szczególnie przydatne dla gatunków z odrębnymi etapami rozwojowymi i wskaźnikami śmiertelności, które różnią się znacznie w poszczególnych etapach (ryc. 5).,
stosunek płciowy
organizmy rozmnażające się płciowo muszą znaleźć partnerów, aby wyprodukować potomstwo. Bez porównywalnej liczby samców i samic możliwości godowe mogą być ograniczone, a wzrost populacji zahamowany., Tak więc ekolodzy mierzą liczbę mężczyzn i kobiet w populacji, aby skonstruować stosunek płci, który może pomóc badaczom przewidzieć wzrost lub spadek populacji. Podobnie jak wielkość populacji, stosunek płci jest prostą koncepcją z poważnymi implikacjami dla dynamiki populacji. Na przykład stabilne populacje mogą utrzymywać stosunek płciowy 1:1, a tym samym utrzymywać stałe tempo wzrostu, podczas gdy zmniejszające się populacje mogą rozwijać stosunek płciowy 3:1 faworyzując samice, co powoduje wzrost tempa wzrostu., W przypadku gatunków, w których samce w znacznym stopniu przyczyniają się do hodowli potomstwa, populacje mogą zamiast tego utrzymywać stosunek wypaczony do samców (Hamilton 1967).
Co ciekawe, stosunek płciowy nie zawsze jest przypadkowy, ale może być manipulowany po urodzeniu przez mechanizmy środowiskowe lub fizjologiczne. Wszystkie krokodyle i wiele gadów wykorzystać strategię zwaną determinacji płci środowiska, w którym temperatura inkubacji określa płeć każdego osobnika (Delmas et al. 2008). Na przykład, niskie temperatury będą produkować samce, a wysokie temperatury będą produkować samice., W czasach ograniczonych zasobów lub wysokiej gęstości populacji, samice mogą manipulować proporcjami płci ich sprzęgła, spędzając mniej lub bardziej czas inkubacji ich jaj (Girondot et al. 2004).
podsumowanie
populacja to grupa osobników tego samego gatunku oddziałujących na tę samą przestrzeń. Zdrowie i zachowanie populacji zależy od sposobu, w jaki osoby te wchodzą w interakcje ze sobą i z otaczającym ich środowiskiem., Możemy określić status populacji, mierząc i obliczając elementy wspólne dla wszystkich populacji, takie jak wielkość, gęstość, płodność, śmiertelność, stosunek płci i struktura wieku. Te statystyki demograficzne dostarczają badaczom znormalizowanych wskaźników do porównywania populacji i oceny ryzyka wyginięcia. Tak jak lekarz nie może zdiagnozować choroby tylko za pomocą pomiaru ciśnienia krwi, nie możemy zarządzać populacjami tylko na podstawie parametrów demograficznych., Jednakże dane demograficzne stanowią punkt odniesienia dla monitorowania stanu zdrowia populacji i dają wgląd w mechanizmy napędzające spadki populacji.