Befolkningsøkologi: Definition, karakteristika, teori og eksempler

Kvadratmetode: Ideelt set kunne bestandsstørrelse bestemmes ved at tælle hvert enkelt individ i et levested. Dette er meget upraktisk i mange tilfælde, hvis ikke umuligt, så økologer er ofte nødt til at ekstrapolere sådanne oplysninger.

I tilfælde af meget små organismer, langsomt bevægelige, planter eller andre ikke-mobile organismer, bruger forskere hvad kaldes en kvadrat
(ikke "kvadrant"; bemærk stavemåden). En kvadrat indebærer afmærkning af firkanter i samme størrelse inde i et levested. Ofte bruges streng og træ. Derefter kan forskere lettere tælle individerne inden for kvadratet.

Forskellige kvadrater kan placeres i forskellige områder, så forskere får tilfældige prøver. De data, der er indsamlet fra at tælle individerne i kvadraterne, bruges derefter til at ekstrapolere befolkningsstørrelse.

Markering og genfangning: Det er klart, at en kvadrat ikke ville fungere for dyr, der bevæger sig meget rundt. Så for at bestemme populationsstørrelsen for flere mobile organismer bruger forskere en metode kaldet mark og genfangning
.

I dette scenarie fanges individuelle dyr og markeres derefter med et mærke, bånd, maling eller noget lignende. Dyret frigøres tilbage i sit miljø. Derefter indfanges et andet sæt dyr på et senere tidspunkt, og det sæt kan indeholde de allerede markerede såvel som umærkede dyr.

Resultatet af at fange både markerede og umærkede dyr giver forskerne et forhold, de skal bruge, og ud fra det kan de beregne den estimerede befolkningstørrelse.

Et eksempel på denne metode er den i Californien-kondor, hvor individer blev fanget og tagget for at følge befolkningstørrelsen på denne truede art. Denne metode er ikke ideel på grund af forskellige faktorer, så mere moderne metoder inkluderer radiosporing af dyr.
Population Ecology Theory

Thomas Malthus, der offentliggjorde et essay, der beskrev befolkningens forhold til naturressourcer, dannede det tidligste teori om befolkningsøkologi. Charles Darwin udvidede dette med sin "overlevelse af de smukkeste" begreber.

I sin historie var økologi afhængig af begreberne i andre studieretninger. En videnskabsmand, Alfred James Lotka, ændrede videnskabens forløb, da han begyndte på begyndelsen af befolkningsøkologi. Lotka søgte dannelsen af et nyt felt af "fysisk biologi", hvor han integrerede en systemtilgang til at studere forholdet mellem organismer og deres miljø.

Biostatiker Raymond Pearl noterede sig Lotkas arbejde og samarbejdede med ham for at diskutere interaktion mellem rovdyr og bytte.

Vito Volterra, en italiensk matematiker, begyndte at analysere forhold mellem rovdyr og byttedyr i 1920'erne. Dette ville føre til, hvad der blev kaldt Lotka-Volterra-ligninger, der fungerede som et springbræt for matematisk befolkningsøkologi.

Australske entomolog A.J. Nicholson førte de tidlige studieretninger vedrørende tæthedsafhængige dødelighedsfaktorer. H. G. Andrewartha og L.C. Birch fortsatte med at beskrive, hvordan populationer påvirkes af abiotiske faktorer. Lotkas systemtilgang til økologi påvirker stadig feltet i dag.
Befolkningsvæksthastighed og eksempler

Befolkningsvækst
afspejler ændringen i antallet af individer over en periode. Befolkningens vækstrate påvirkes af fødsels- og dødsrater, som igen er relateret til ressourcer i deres miljø eller eksterne faktorer som klima og katastrofer. Faldende ressourcer vil føre til en faldende befolkningstilvækst. Logistisk vækst
refererer til befolkningsvækst, når ressourcer er begrænset.

Når en befolkningsstørrelse møder ubegrænsede ressourcer, har den en tendens til at vokse meget hurtigt. Dette kaldes eksponentiel vækst
. Bakterier vil for eksempel vokse eksponentielt, når de får adgang til ubegrænsede næringsstoffer. Imidlertid kan en sådan vækst ikke opretholdes på ubestemt tid.

Bæreevne: Fordi den virkelige verden ikke tilbyder ubegrænsede ressourcer, vil antallet af individer i en voksende befolkning i sidste ende nå et punkt, når ressourcerne bliver knappere. Derefter vil vækstraten aftappe og udjævnes.

Når en befolkning når dette udjævningspunkt, betragtes det som den største befolkning, miljøet kan opretholde. Udtrykket for dette fænomen er bæreevne
. Bogstavet K repræsenterer bæreevne.

Vækst, fødsel og dødelighed: For menneskelig befolkningsvækst har forskere længe brugt demografi til at studere befolkningsændringer over tid. Sådanne ændringer skyldes fødselsrater og dødsrater.

Større populationer vil for eksempel føre til højere fødselsrater bare på grund af flere potentielle kammerater. Dette kan dog også føre til højere dødsrater fra konkurrence og andre variabler såsom sygdom.

Befolkningerne forbliver stabile, når fødsels- og dødsraten er ens. Når fødselsraten er større end dødsfrekvensen, stiger befolkningen. Når dødsrater overgår fødselsraterne, falder befolkningen. Dette eksempel tager dog ikke hensyn til indvandring og emigration.

Forventet levealder spiller også en rolle i demografi
. Når individer lever længere, påvirker de også ressourcer, sundhed og andre faktorer.

Begrænsende faktorer: Økologer studerer faktorer, der begrænser befolkningsvæksten. Dette hjælper dem med at forstå de ændringer, som populationerne gennemgår. Det hjælper dem også med at forudsige potentielle fremtider for befolkningen.

Ressourcer i miljøet er eksempler på begrænsende faktorer. For eksempel har planter brug for en bestemt mængde vand, næringsstoffer og sollys i et område. Dyr har brug for mad, vand, husly, adgang til kammerater og sikre områder til hækning.

Tæthedsafhængig befolkningsregulering: Når befolkningsøkologer diskuterer væksten af en befolkning, er det gennem linsen af faktorer, der er tæthed- afhængig eller tæthedsuafhængig.

Tæthedsafhængig befolkningsregulering
beskriver et scenario, hvor en befolkningstæthed påvirker dens vækstrate og dødelighed. Tæthedsafhængig regulering har en tendens til at være mere biotisk.

For eksempel repræsenterer konkurrence inden for og mellem arter om ressourcer, sygdomme, predation og affaldsopbygning alle densitetsafhængige faktorer. Tætheden af tilgængeligt byttedyr vil også have indflydelse på rovdyrbestanden, hvilket får dem til at bevæge sig eller potentielt sulte.

Densitetsuafhængig befolkningsregulering: I modsætning hertil henviser densitetsuafhængige befolkningsregulering til naturlig (fysiske eller kemiske) faktorer, der påvirker dødeligheden. Med andre ord påvirkes dødeligheden uden, at der tages højde for tæthed.

Disse faktorer har en tendens til at være katastrofale, såsom naturkatastrofer (f.eks. Brande og jordskælv). Forurening er imidlertid en menneskeskabt tæthedsuafhængig faktor, der påvirker mange arter. Klimakrise er et andet eksempel.

Befolkningscyklusser: Befolkningen stiger og falder på cyklisk måde afhængigt af ressourcerne og konkurrencen i miljøet. Et eksempel ville være havnesæler, der er påvirket af forurening og overfiskeri. Nedsat bytte for sælerne fører til øget død af sæler. Hvis antallet af fødte skulle stige, ville befolkningsstørrelsen forblive stabil. Men hvis deres dødsfald overgået fødslerne, ville befolkningen falde.

Da klimaændringer fortsætter med at påvirke naturlige befolkninger, bliver brugen af populationsbiologiske modeller vigtigere. De mange facetter af befolkningsøkologi hjælper forskere med bedre at forstå, hvordan organismer interagerer, og hjælper med strategier til artsforvaltning, bevarelse og beskyttelse.