Bevolkingsekologie is die onderafdeling van ekologie wat handel oor die dinamika van populasies van spesies en hoe hierdie populasies met die omgewing omgaan. Dit is die studie van hoe bevolkingsgroottes van spesies oor tyd en ruimte verander. Die term word dikwels uitruilbaar gebruik met bevolkingsbiologie of bevolkingsdinamika. Hy beskryf ook dikwels die tipes bestaanstryd. As gevolg van natuurlike seleksie neem die aantal individue wat maksimaal aangepas is toe.
In biologie is 'n bevolking die graad van verspreiding van 'n spesifieke spesie of 'n sekere aantal van sy verteenwoordigers wat in een gebied woon.
Geskiedenis
Hoe het dit alles begin? Die ontwikkeling van bevolkingsekologie hou grootliks verband met demografie en huidige lewenstabelle. Hierdie afdeling is baie belangrik in die huidige omgewingstoestande.
Bevolkingsekologie is belangrik in bewaringsbiologie, veral wanneerdie ontwikkeling van 'n bevolkingslewensvatbaarheidsanalise (PVA) wat die langtermyn-waarskynlikheid voorspel dat 'n spesie in 'n gegewe habitat sal bly. Alhoewel hierdie ekologie 'n subspesie van biologie is, bied dit interessante probleme vir wiskundiges en statistici wat op die gebied van bevolkingsdinamika werk. In biologie is bevolking een van die sentrale terme.
modelle
Soos enige wetenskap, gebruik ekologie modelle. Vereenvoudigde modelle van bevolkingsverandering begin gewoonlik met vier sleutelveranderlikes (vier demografiese prosesse), insluitend dood, geboorte, immigrasie en emigrasie. Wiskundige modelle wat gebruik word om veranderinge in die demografiese situasie en bevolkingsevolusie te bereken, veronderstel die afwesigheid van eksterne invloed. Modelle kan meer wiskundig kompleks wees wanneer "…verskeie mededingende hipoteses tegelykertyd met die data bots."
Enige model van bevolkingsontwikkeling kan gebruik word om sekere eienskappe van meetkundige populasies wiskundig af te lei. 'n Bevolking met meetkundig toenemende grootte is 'n populasie waar broei-generasies nie oorvleuel nie. In elke generasie is daar 'n effektiewe bevolkingsgrootte (en grondgebied), aangedui as Ne, wat die aantal individue in die bevolking is wat in enige voortplantingsgenerasie kan en sal broei. Wat veroorsaak kommer.
Seleksie-teorie r/K
'n Belangrike konsep in bevolkingsekologie is die r/K-seleksie-teorie. Die eerste veranderlike is r (interne tempo van natuurlike toenamebevolkingsgrootte, dit hang nie van digtheid af nie), en die tweede veranderlike is K (bevolkingsdravermoë, hang af van digtheid). Intraspesifieke verhoudings speel 'n sekere rol hierin.
R-geselekteerde spesies (bv. baie insekspesies soos plantluise) is een wat hoë vrugbaarheidsyfers, lae ouerlike belegging in jeugdiges en hoë sterftesyfers het voordat individue volwassenheid bereik. Evolusie bevorder produktiwiteit in r-geselekteerde spesies. Daarteenoor het K-geselekteerde spesies (soos mense) lae vrugbaarheidsyfers, hoë vlakke van ouerlike belegging op 'n jong ouderdom, en lae sterftesyfers namate individue volwasse word.
Evolusie in K-geselekteerde spesies bevorder doeltreffendheid om meer hulpbronne in minder nageslag te omskep. As gevolg van onproduktiewe interspesie-verhoudings kan hierdie afstammelinge uitsterf en die laaste verteenwoordigers van hul bevolking word.
Geskiedenis van die teorie
Die r/K-seleksieterminologie is in 1967 deur ekoloë Robert MacArthur en E. O. Wilson geskep op grond van hul werk oor eilandbiogeografie. Hierdie teorie maak dit moontlik om die oorsake van bevolkingsfluktuasies te identifiseer.
Die teorie was gewild in die 1970's en 1980's toe dit as 'n heuristiese middel gebruik is, maar het in die vroeë 1990's onguns geraak toe dit deur verskeie empiriese studies gekritiseer is. Die lewensgeskiedenisparadigma het die r/K-seleksieparadigma vervang, maar sluit steeds baie van sy belangrike temas in. Die drang na voortplanting is die belangrikstedryfkrag van evolusie, so hierdie teorie is uiters nuttig vir sy studie.
Dus, r-geselekteerde spesies is dié wat hoë groeitempo's beklemtoon, geneig is om minder oorvol ekologiese nisse te ontgin en baie nageslag voortbring, wat elkeen 'n relatief lae waarskynlikheid het om tot volwassenheid te oorleef (d.w.s. hoë r, lae K). 'n Tipiese spesie van r is die paardebloem (genus Taraxacum).
In onstabiele of onvoorspelbare omgewings heers r-seleksie as gevolg van die vermoë om vinnig te vermenigvuldig. Daar is min voordeel in aanpassings wat dit toelaat om suksesvol met ander organismes te kompeteer omdat die omgewing waarskynlik weer sal verander. Eienskappe wat vermoedelik r-seleksie kenmerk, sluit in: hoë vrugbaarheid, klein liggaamsgrootte, vroeë aanvang van volwassenheid, kort generasietyd en die vermoë om nageslag wyd te versprei.
Organismes wie se lewensgeskiedenis r-seleksie ondergaan, word dikwels na verwys as r-strateë. Organismes wat r-geselekteerde eienskappe vertoon, kan wissel van bakterieë en diatome tot insekte en grasse, sowel as verskeie sewelobbige koppotige en klein soogdiere, veral knaagdiere. Die differensia alteorie K het 'n indirekte verband met die natuurlike seleksie van diere.
Seleksie van spesies
K-geselekteerde spesies vertoon eienskappe wat geassosieer word met die lewe in naby drakragdigthede en is geneig om sterk mededingers te wees in oorvol nisse wat meer in minder belêdie aantal nageslag. Elkeen het 'n relatief hoë waarskynlikheid om tot volwassenheid te oorleef (m.a.w. lae r, hoë k). In die wetenskaplike literatuur word daar soms na r-geselekteerde spesies verwys as "opportunisties", terwyl K-geselekteerde spesies as "ewewig" beskryf word.
In stabiele of voorspelbare toestande heers K-seleksie, aangesien die vermoë om suksesvol te kompeteer vir beperkte hulpbronne krities is, en populasies van K-geselekteerde organismes is gewoonlik baie konstant in getalle en naby aan die maksimum wat die omgewing kan ondersteun. In teenstelling met r-geselekteerde, waar die bevolkingsgrootte baie vinniger kan verander. Lae getalle lei tot bloedskande, wat een van die oorsake van mutasies is.
Kenmerke
Eienskappe wat as kenmerkend van K-seleksie beskou word, sluit in groot liggaamsgrootte, lang lewensduur en die produksie van minder nageslag, wat dikwels versigtige ouerlike sorg vereis totdat hulle volwasse is. Organismes wie se lewensgeskiedenis K-geselekteerde is, word dikwels na verwys as K-strateë of K-geselekteerde. Organismes met K-geselekteerde eienskappe sluit groot organismes soos olifante, mense en walvisse in, sowel as kleiner, langerlewende organismes soos arktiese sterre, papegaaie en arende. Die toename in die bevolking is een van die stryd om bestaan.
Klassifikasie van organismes
Hoewel sommige organismes hoofsaaklik as r- of K-strateë geïdentifiseer word, volg die meeste organismes nie hierdie patroon nie. Bome het byvoorbeeld eienskappe sooslanglewendheid en hoë mededingendheid wat hulle as K-strateë kenmerk. Wanneer bome egter broei, produseer hulle gewoonlik duisende nageslag en versprei hulle hulle wyd, wat tipies is van r-strateë.
Net so het reptiele soos seeskilpaaie beide r- en k-kenmerke: alhoewel seeskilpaaie groot organismes met lang lewensduur is (mits hulle volwassenheid bereik), produseer hulle 'n groot aantal ongemerkte nageslag.
Ander uitdrukkings
Die r/K tweesp alt kan heruitgedruk word as 'n kontinue spektrum deur gebruik te maak van die ekonomiese konsep van verdiskonteerde toekomstige opbrengste met r-keuse wat ooreenstem met groot verdiskonteringskoerse en K-keuse wat ooreenstem met klein verdiskonteringskoerse.
In gebiede met ernstige omgewingsversteuring of sterilisasie (bv. ná 'n groot vulkaniese uitbarsting, soos Krakatoa of Mount St. Helens), speel r- en K-strateë verskillende rolle in die ekologiese volgorde wat die ekosisteem herstel. As gevolg van hul hoër voortplantingsyfers en ekologiese opportunisme, is die primêre koloniseerders geneig om strateë te wees en word gevolg deur 'n reeks groeiende mededinging tussen plant- en dierelewe. Die vermoë van die omgewing om energie-inhoud te verhoog deur fotosintetiese vaslegging van sonenergie neem toe met toenemende komplekse biodiversiteit soos r-spesies vermeerder tot die maksimum moontlik metgebruik van strategieë K.
Nuwe ewewig
Uiteindelik volg 'n nuwe ewewig (soms 'n kulminerende gemeenskap genoem) namate r-strateë geleidelik vervang word deur K-strateë wat meer mededingend is en beter aangepas is vir opkomende mikro-ekologiese landskapsveranderinge. Tradisioneel is biodiversiteit in hierdie stadium as gemaksimeer beskou met die bekendstelling van nuwe spesies, wat gelei het tot die vervanging en plaaslike uitsterwing van endemiese spesies. Die hipotese van intermediêre versteuring stel egter dat intermediêre vlakke van versteuring in die landskap kolle op verskillende vlakke van opeenvolging skep, wat die naasbestaan van koloniseerders en mededingers op 'n streekskaal vergemaklik.
Alhoewel dit algemeen op spesievlak toegepas word, is r/K-seleksie-teorie ook nuttig om die evolusie van ekologiese en lewensverskille tussen subspesies te bestudeer. Byvoorbeeld, die Afrika-heuningby A. m. scutellata en die Italiaanse by A. m. ligustica. Aan die ander kant van die skaal is dit ook gebruik om die evolusionêre ekologie van hele groepe organismes soos bakteriofage te bestudeer.
Navorsingmenings
Sommige navorsers soos Lee Ellis, J. Philip Rushton en Aurelio Jose Figueredo het r/K-seleksie-teorie op verskeie menslike gedrag toegepas, insluitend misdadigheid, seksuele losbandigheid, vrugbaarheid en ander eienskappe wat met lewensgeskiedenis-teorie verband hou. Rushton se werk het daartoe gelei dat hy die "differensiële K-teorie" ontwikkel het om die baie verskille in menslike gedrag oor geografiese gebiede te probeer verduidelik. En hierdie teorie is deur baie ander navorsers gekritiseer. Laasgenoemde het voorgestel dat die evolusie van menslike inflammatoriese reaksies verband hou met die keuse van r/K.
Hoewel die r/K-seleksie-teorie wyd in die 1970's begin gebruik word, het dit ook toenemende aandag gekry. Veral 'n resensie deur ekoloog Stephen S. Stearns het die aandag gevestig op leemtes in die teorie en op onduidelikhede in die interpretasie van empiriese data om dit te toets.
Verdere navorsing
In 1981 het Parry se 1981-oorsig van die literatuur oor r/K-seleksie getoon dat daar geen ooreenstemming was tussen navorsers wat die teorie van definisie van r- en K-seleksie gebruik nie, wat daartoe gelei het dat hy die aanname van 'n verband tussen reproduktiewe koste. funksie.
'n Studie deur Templeton en Johnson in 1982 het getoon dat in 'n bevolking van Drosophila mercatorum ('n subspesie van die vlieg) wat aan K-seleksie onderwerp is, dit eintlik 'n hoër frekwensie van eienskappe produseer wat tipies met r-seleksie geassosieer word. Verskeie ander studies wat die voorspellings van r/K-seleksie-teorie weerspreek, is ook tussen 1977 en 1994 gepubliseer.
Toe Stearns die status van 'n teorie in 1992 hersien het, het hy opgemerk dat die BIOSIS literatuursoekdiens van 1977 tot 1982 gemiddeld 42 teorie-aanhalings per jaar gehad het, maar van 1984 tot 1989 het die gemiddelde tot 16 per jaar gedaal. en het aanhou daal. Hy het tot die gevolgtrekking gekom dat die r/K-teorie eens 'n nuttige heuristiek was wat nie meer 'n doel in lewensgeskiedenis-teorie dien nie.
Mees onlangs die panargie-teorie van adaptiefvermoëns en veerkragtigheid wat deur S. S. Holling en Lance Gunderson bevorder is, het belangstelling in teorie laat herleef en gebruik dit as 'n manier om sosiale sisteme, ekonomie en ekologie te integreer.
Metabevolkingsekologie
Metabevolkingsekologie is 'n vereenvoudigde model van die landskap in gebiede van verskillende geh altevlakke. Migrante wat tussen terreine beweeg, is gestruktureer in metapopulasies as bronne of sinke. In metabevolkingsterminologie is daar emigrante (individue wat die terrein verlaat) en immigrante (individue wat na die terrein intrek).
Metabevolkingsmodelle ondersoek werfdinamika oor tyd om vrae oor ruimtelike en demografiese ekologie te beantwoord. 'n Belangrike konsep in metapopulasie-ekologie is die reddingseffek, waarin klein kolle van laer geh alte (d.w.s. wasbakke) onderhou word deur 'n seisoenale instroming van nuwe immigrante.
Die struktuur van die metabevolking ontwikkel van jaar tot jaar, waar sommige terreine sinke is, soos droë jare, en fonteine word wanneer toestande gunstiger is. Ekoloë gebruik 'n mengsel van rekenaarmodelle en veldstudies om metapopulasiestruktuur te verduidelik. Die ouderdomstruktuur van 'n bevolking is die teenwoordigheid van verteenwoordigers van sekere ouderdomme in 'n bevolking.
Outoekologie
Die ouer term outo-ekologie (uit Grieks: αὐτο, auto, "self"; οίκος, oikos, "huishouding" en λόγος, logos, "kennis"), verwysongeveer in dieselfde studieveld as die ekologie van die bevolking. Dit spruit uit die verdeling van ekologie in outekologie - die studie van individuele spesies in verhouding tot die omgewing - en sinekologie - die studie van groepe organismes in verhouding tot die omgewing - of gemeenskapsekologie. Odum ('n Amerikaanse bioloog) het geglo dat sinekologie verdeel moet word in bevolkingsekologie, gemeenskapsekologie en ekosisteem-ekologie, wat outo-ekologie as "spesie-ekologie" definieer.
Bioloë het egter vir 'n geruime tyd erken dat die groter vlak van organisasie van 'n spesie die bevolking is, want op hierdie vlak is die spesie-genepoel die mees konsekwent. Trouens, Odum het "outo-ekologie" as 'n "huidige tendens" in ekologie beskou (d.w.s. 'n argaïese term), hoewel hy "spesie-ekologie" as een van die vier afdelings van ekologie ingesluit het.
Die eerste publikasie van Population Ecology (oorspronklik genoem Population Ecology Research) is in 1952 vrygestel.
Navorsingsvraestelle oor bevolkingsekologie kan ook in diere-ekologiejoernale gevind word.
Bevolkingsdinamika
Bevolkingsdinamika is 'n tak van die lewenswetenskappe wat die grootte en ouderdomsamestelling van bevolkings as dinamiese sisteme bestudeer, en die biologiese en omgewingsprosesse wat hulle dryf (byvoorbeeld geboorte- en sterftesyfers, en immigrasie en emigrasie). Voorbeelde van scenario's is bevolkingsveroudering, groei of inkrimping.
Eksponensiële groei beskryf ongereguleerde voortplanting. Dit is baie ongewoon om in die natuur te sien. Bevolkingsgroei was eksponensieel oor die afgelope 100 jaar.
Thomas M althus het geglo dat bevolkingsgroei tot oorbevolking en hongersnood sou lei weens 'n gebrek aan hulpbronne, insluitend voedsel. In die toekoms sal mense nie groot bevolkings kan voed nie. Die biologiese aanname van eksponensiële groei is dat die groeikoers per capita konstant is. Groei is nie beperk tot hulpbronskaarste of predasie nie.
Bevolkingsdinamika is wyd gebruik in verskeie toepassings van beheerteorie. Deur evolusionêre spelteorie te gebruik, word bevolkingspeletjies wyd toegepas op verskeie industriële en alledaagse kontekste. Hoofsaaklik gebruik in meervoudige toevoer, veelvuldige uitset (MIMO) stelsels, hoewel hulle aangepas kan word vir gebruik in enkel toevoer, enkel uitset (SISO) stelsels. Sommige toepassingsvoorbeelde is militêre veldtogte, verspreiding van hulpbronne vir waterverspreiding, versending van verspreide kragopwekkers, laboratoriumeksperimente, vervoerprobleme, kommunikasieprobleme. Daarbenewens, met voldoende kontekstualisering van produksieprobleme, kan bevolkingsdinamika 'n effektiewe en maklik-om-toe te pas oplossing wees om probleme te beheer. Talle wetenskaplike studies is en is aan die gang.
Oorbevolking
Oorbevolking vind plaas wanneer die bevolking van 'n spesie die drakrag van 'n ekologiese nis oorskry. Dit kan die gevolg wees'n toename in die geboortesyfer (vrugbaarheidsyfer), 'n afname in die sterftesyfer, 'n toename in immigrasie of 'n onvolhoubare bioom, en 'n uitputting van hulpbronne. Boonop beteken dit dat as daar te veel mense in een habitat is, mense die beskikbare hulpbronne beperk om te oorleef. Die ouderdomstruktuur van die bevolking speel nie 'n spesiale rol nie.
In die natuur veroorsaak oorbevolking dikwels dat roofdierbevolkings toeneem. Dit het die effek dat dit die prooipopulasie beheer en verseker dat dit ontwikkel ten gunste van genetiese eienskappe wat dit minder kwesbaar maak vir roofdiere (en die roofdier kan saam-evoleer).
In die afwesigheid van roofdiere word spesies gebind deur die hulpbronne wat hulle in hul omgewing kan vind, maar dit beheer nie noodwendig oorbevolking nie. Ten minste op kort termyn. 'n Oorvloedige aanbod van hulpbronne kan lei tot 'n bevolkingsoplewing gevolg deur 'n bevolkingskrisis. Knaagdiere soos lemmings en vols het hierdie siklusse van vinnige bevolkingsgroei en daaropvolgende afname. Bevolkings sneeuskoenhase verander ook dramaties siklies, so ook een van die roofdiere wat hulle jag, die lynx. Om hierdie neiging na te spoor is baie makliker as om die genoom van 'n bevolking te identifiseer.
