Populyasiya ekologiyası növlərin populyasiyalarının dinamikası və bu populyasiyaların ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi ilə məşğul olan ekologiyanın alt bölməsidir. Növlərin populyasiya ölçülərinin zaman və məkanda necə dəyişdiyini öyrənir. Termin tez-tez populyasiya biologiyası və ya populyasiya dinamikası ilə əvəz olunur. O, tez-tez varlıq uğrunda mübarizə növlərini də təsvir edir. Təbii seçim sayəsində maksimum uyğunlaşan fərdlərin sayı artır.
Biologiyada populyasiya müəyyən bir növün və ya onun bir ərazidə yaşayan müəyyən sayda nümayəndələrinin yayılma dərəcəsidir.
Tarix
Hamısı necə başladı? Əhali ekologiyasının inkişafı əsasən demoqrafiya və mövcud həyat cədvəlləri ilə bağlıdır. Bu bölmə cari ekoloji şəraitdə çox vacibdir.
Əhali ekologiyası mühafizə biologiyasında, xüsusən də bu zaman vacibdirbir növün müəyyən bir yaşayış mühitində uzunmüddətli qalma ehtimalını proqnozlaşdıran populyasiyanın canlılığı təhlilinin (PVA) hazırlanması. Bu ekologiya biologiyanın yarımnövü olsa da, populyasiya dinamikası sahəsində çalışan riyaziyyatçılar və statistiklər üçün maraqlı problemlər təqdim edir. Biologiyada populyasiya mərkəzi terminlərdən biridir.
Modellər
Hər bir elm kimi, ekologiya da modellərdən istifadə edir. Əhali dəyişməsinin sadələşdirilmiş modelləri adətən ölüm, doğum, immiqrasiya və emiqrasiya daxil olmaqla dörd əsas dəyişənlə (dörd demoqrafik proses) başlayır. Demoqrafik vəziyyətdəki dəyişiklikləri və əhalinin təkamülünü hesablamaq üçün istifadə edilən riyazi modellər xarici təsirin olmamasını nəzərdə tutur. “…bir neçə rəqabətli fərziyyə eyni zamanda verilənlərlə toqquşduqda” modellər riyazi cəhətdən daha mürəkkəb ola bilər.
Əhali inkişafının istənilən modeli həndəsi populyasiyaların müəyyən xassələrini riyazi yolla əldə etmək üçün istifadə edilə bilər. Həndəsi olaraq artan ölçüsü olan populyasiya, damazlıq nəsillərin üst-üstə düşmədiyi bir populyasiyadır. Hər nəsildə Ne kimi qeyd olunan effektiv populyasiya ölçüsü (və ərazisi) mövcuddur ki, bu da populyasiyada istənilən reproduktiv nəsildə çoxalda bilən və çoxalacaq fərdlərin sayıdır. Narahatlığa səbəb olan şey.
Seçim nəzəriyyəsi r/K
Əhali ekologiyasında mühüm konsepsiya r/K seçim nəzəriyyəsidir. Birinci dəyişən r (təbii artımın daxili dərəcəsiəhalinin sayı, sıxlıqdan asılı deyil), ikinci dəyişən isə K (əhali daşıma qabiliyyəti, sıxlıqdan asılıdır). Bunda spesifik münasibətlər müəyyən rol oynayır.
R-seçilmiş növlər (məsələn, aphidlər kimi bir çox həşərat növləri) yüksək məhsuldarlıq dərəcələrinə, yetkinlik yaşına çatmamış uşaqlara az valideyn sərmayəsinə və yüksək ölüm nisbətlərinə malik olan növlərdir. Təkamül r-seçilmiş növlərdə məhsuldarlığı artırır. Bunun əksinə olaraq, K-seçilmiş növlər (insanlar kimi) aşağı məhsuldarlıq dərəcələrinə, gənc yaşda yüksək səviyyəli valideyn sərmayəsinə və fərdlər yetkinləşdikcə aşağı ölüm nisbətlərinə malikdir.
K-seçilmiş növlərdə təkamül daha çox resursun daha az nəslə çevrilməsində səmərəliliyi artırır. Qeyri-məhsuldar növlərarası əlaqələr nəticəsində bu nəsillər nəsli kəsilə və onların əhalisinin son nümayəndələrinə çevrilə bilər.
Nəzəriyyənin tarixi
R/K-seçmə terminologiyası 1967-ci ildə ekoloqlar Robert MacArthur və E. O. Wilson tərəfindən ada biocoğrafiyası ilə bağlı işlərinə əsaslanaraq yaradılmışdır. Bu nəzəriyyə əhalinin dəyişməsinin səbəblərini müəyyən etməyə imkan verir.
Nəzəriyyə 1970-ci və 1980-ci illərdə evristik bir cihaz kimi istifadə edildiyi zaman məşhur idi, lakin 1990-cı illərin əvvəllərində bir neçə empirik tədqiqatlar tərəfindən tənqid olunduqdan sonra rəğbətini itirdi. Həyat tarixi paradiqması r/K seçim paradiqmasını əvəz etdi, lakin onun bir çox mühüm mövzularını daxil etməkdə davam edir. Çoxalma istəyi əsasdırtəkamülün hərəkətverici qüvvəsidir, buna görə də bu nəzəriyyə onun öyrənilməsi üçün son dərəcə faydalıdır.
Beləliklə, r-seçilmiş növlər yüksək böyümə sürətini vurğulayan, daha az izdihamlı ekoloji nişlərdən istifadə etməyə meylli olan və hər birinin yetkinlik yaşına qədər sağ qalma ehtimalı nisbətən aşağı olan (yəni yüksək r, aşağı) çoxlu nəsillər törədən növlərdir. K). r-nin tipik növü dandeliondur (Taraxacum cinsi).
Qeyri-sabit və ya gözlənilməz mühitlərdə sürətlə çoxalma qabiliyyətinə görə r seçimi üstünlük təşkil edir. Digər orqanizmlərlə uğurla rəqabət aparmağa imkan verən uyğunlaşmalarda çox az üstünlük var, çünki ətraf mühitin yenidən dəyişmə ehtimalı var. r-seçimini xarakterizə edən xüsusiyyətlərə aşağıdakılar daxildir: yüksək məhsuldarlıq, kiçik bədən ölçüsü, yetkinliyin erkən başlaması, qısa nəsil müddəti və nəsli geniş şəkildə yaymaq qabiliyyəti.
Həyat tarixi r-seçimindən keçən orqanizmlərə çox vaxt r-strateqlər deyilir. r-seçilmiş əlamətlər nümayiş etdirən orqanizmlər bakteriya və diatomlardan həşəratlara və otlara, həmçinin müxtəlif yeddi loblu sefalopodlara və kiçik məməlilərə, xüsusən də gəmiricilərə qədər dəyişə bilər. K diferensial nəzəriyyəsinin heyvanların təbii seçilməsi ilə dolayı əlaqəsi var.
Növlərin seçimi
K-seçilmiş növlər daşıma qabiliyyəti sıxlığına yaxın yerlərdə yaşamaqla əlaqəli xüsusiyyətlər nümayiş etdirir və daha az yerə daha çox sərmayə qoyan izdihamlı nişlərdə güclü rəqib olmağa meyllidirlər.nəsillərin sayı. Onların hər birinin yetkinliyə qədər sağ qalma ehtimalı nisbətən yüksəkdir (yəni aşağı r, yüksək k). Elmi ədəbiyyatda r-seçilmiş növlər bəzən "fürsətçi", K-seçilmiş növlər isə "tarazlıq" kimi təsvir edilir.
Sabit və ya proqnozlaşdırıla bilən şəraitdə K-seleksiyası üstünlük təşkil edir, çünki məhdud resurslar üçün uğurla rəqabət aparmaq qabiliyyəti kritikdir və K-seçilmiş orqanizmlərin populyasiyaları adətən sayca çox sabitdir və ətraf mühitin edə biləcəyi maksimuma yaxındır. dəstək. Əhali ölçüsünün daha sürətli dəyişə biləcəyi r-seçilmişdən fərqli olaraq. Sayların az olması mutasiyaların səbəblərindən biri olan qohumluq əlaqəsinə səbəb olur.
Xüsusiyyətlər
K-seçiminin xarakterik olduğu düşünülən xüsusiyyətlərə böyük bədən ölçüsü, uzun ömür və yetkin olana qədər çox vaxt diqqətli valideyn qayğısı tələb edən daha az nəslin istehsalı daxildir. Həyat tarixi K-seçilmiş orqanizmlərə çox vaxt K-strateqləri və ya K-seçilmişlər deyilir. K-seçilmiş əlamətlərə malik orqanizmlərə fillər, insanlar və balinalar kimi böyük orqanizmlər, həmçinin arktik çəmənlər, tutuquşular və qartallar kimi daha kiçik, uzunömürlü orqanizmlər daxildir. Əhalinin artması var olmaq uğrunda mübarizələrdən biridir.
Orqanizmlərin təsnifatı
Bəzi orqanizmlər ilk növbədə r- və ya K-strateqləri kimi müəyyən edilsə də, əksər orqanizmlər bu modelə əməl etmirlər. Məsələn, ağaclar kimi xüsusiyyətlərə malikdiruzunömürlülük və yüksək rəqabət qabiliyyəti onları K-strateqləri kimi xarakterizə edir. Bununla belə, çoxalma zamanı ağaclar adətən minlərlə nəsil verir və onları geniş şəkildə səpələyir, bu da r-strateqlərə xasdır.
Eyni şəkildə, dəniz tısbağaları kimi sürünənlər həm r-, həm də k-xüsusiyyətlərinə malikdirlər: dəniz tısbağaları uzun ömürlü böyük orqanizmlər olsalar da (yetkinlik yaşına çatmaq şərti ilə), çox sayda gözə dəyməyən nəsillər verirlər.
Digər ifadələr
R/K dixotomiyası böyük endirim dərəcələrinə uyğun r-seçimi və kiçik endirim dərəcələrinə uyğun gələn K-seçimi ilə diskontlaşdırılmış gələcək gəlirlərin iqtisadi konsepsiyasından istifadə edərək davamlı spektr kimi yenidən ifadə edilə bilər.
Ətraf mühitin ciddi şəkildə pozulması və ya sterilizasiyası olan ərazilərdə (məsələn, Krakatoa və ya Müqəddəs Helens dağı kimi böyük vulkan püskürməsindən sonra) r- və K-strateqləri ekosistemi bərpa edən ekoloji ardıcıllıqda fərqli rol oynayırlar. Daha yüksək reproduktiv nisbətlərə və ekoloji fürsətçiliyə görə, ilkin müstəmləkəçilər strateq olmağa meyllidirlər və bitki və heyvan həyatı arasında artan rəqabətin ardınca gedirlər. Günəş enerjisinin fotosintetik tutulması yolu ilə ətraf mühitin enerji tərkibini artırmaq qabiliyyəti kompleks biomüxtəlifliyin artması ilə artır, çünki r-növləri mümkün olan maksimum dərəcədə çoxalır. K.
strategiyalarından istifadə
Yeni tarazlıq
Nəhayət, yeni tarazlıq (bəzən kulminasiya icması adlanır) yaranır, çünki r-strateqləri tədricən daha rəqabətqabiliyyətli və yaranan mikroekoloji landşaft dəyişikliklərinə daha yaxşı uyğunlaşan K-strateqləri ilə əvəzlənir. Ənənəvi olaraq, bu mərhələdə yeni növlərin introduksiyası ilə biomüxtəlifliyin maksimuma çatdırılması, nəticədə endemik növlərin əvəzlənməsi və yerli nəsli kəsilməsi hesab olunurdu. Bununla belə, aralıq pozulma fərziyyəsi bildirir ki, landşaftdakı aralıq səviyyəli pozğunluqlar müstəmləkəçilərin və rəqiblərin regional miqyasda birgə yaşayışını asanlaşdıraraq, müxtəlif ardıcıllıq səviyyələrində ləkələr yaradır.
Ümumilikdə növlər səviyyəsində tətbiq olunsa da, r/K seçim nəzəriyyəsi alt növlər arasında ekoloji və həyat fərqlərinin təkamülünü öyrənmək üçün də faydalıdır. Məsələn, Afrika bal arısı A. m. scutellata və italyan arısı A. m. ligustica. Şkalanın digər ucunda o, bakteriofaqlar kimi bütün orqanizm qruplarının təkamül ekologiyasını öyrənmək üçün də istifadə edilmişdir.
Araşdırma rəyləri
Lee Ellis, J. Philip Rushton və Aurelio Jose Figueredo kimi bəzi tədqiqatçılar r/K seçimi nəzəriyyəsini müxtəlif insan davranışlarına, o cümlədən cinayətkarlıq, cinsi azğınlıq, məhsuldarlıq və həyat tarixi nəzəriyyəsi ilə əlaqəli digər xüsusiyyətlərə tətbiq ediblər. Rustonun işi onu coğrafi ərazilərdə insan davranışındakı çoxlu fərqləri izah etməyə çalışmaq üçün "diferensial K nəzəriyyəsi"ni inkişaf etdirməyə vadar etdi. Və bu nəzəriyyə bir çox başqa tədqiqatçılar tərəfindən tənqid edilmişdir. Sonuncu, insanın iltihablı reaksiyalarının təkamülünün r/K seçimi ilə əlaqəli olduğunu irəli sürdü.
r/K seçmə nəzəriyyəsi 1970-ci illərdə geniş şəkildə istifadə olunmağa başlasa da, ona daha çox diqqət yetirilir. Xüsusilə, ekoloq Stiven S. Stearnsın araşdırması nəzəriyyədəki boşluqlara və onu sınaqdan keçirmək üçün empirik məlumatların şərhindəki qeyri-müəyyənliklərə diqqət çəkib.
Əlavə tədqiqat
1981-ci ildə, Parry-nin 1981-ci ildə r/K seçimi ilə bağlı ədəbiyyata baxışı göstərdi ki, tədqiqatçılar arasında r- və K-seçiminin müəyyənləşdirilməsi nəzəriyyəsindən istifadə edən heç bir razılıq yoxdur və bu, onu reproduktiv orqanizmlər arasında əlaqənin olması fərziyyəsini şübhə altına almağa vadar edir. xərclər. funksiya.
1982-ci ildə Templeton və Johnson tərəfindən aparılan bir araşdırma göstərdi ki, K-seleksiyasına məruz qalan Drosophila mercatorum (milçəyin alt növü) populyasiyasında o, adətən r-seçimi ilə əlaqəli olan əlamətlərin daha yüksək tezliyini yaradır. r/K seçim nəzəriyyəsinin proqnozlarına zidd olan bir sıra digər tədqiqatlar da 1977-1994-cü illər arasında dərc edilmişdir.
Stearns 1992-ci ildə bir nəzəriyyənin statusunu nəzərdən keçirərkən qeyd etdi ki, 1977-1982-ci illərdə BIOSIS ədəbiyyat axtarış xidməti ildə orta hesabla 42 nəzəriyyə sitatı əldə etmişdi, lakin 1984-cü ildən 1989-cu ilə qədər orta hesabla ildə 16-ya enmişdir. və azalmağa davam etdi. O, belə nəticəyə gəldi ki, r/K nəzəriyyəsi bir vaxtlar həyat tarixi nəzəriyyəsində artıq bir məqsədə xidmət etməyən faydalı bir evristik idi.
Ən yaxınlarda adaptivliyin panarxiya nəzəriyyəsiS. S. Holling və Lance Gunderson tərəfindən təşviq edilən qabiliyyətlər və dözümlülük nəzəriyyəyə marağı canlandırdı və ondan sosial sistemləri, iqtisadiyyatı və ekologiyanı inteqrasiya etmək üçün istifadə edir.
Metapulyasiya ekologiyası
Metapopulyasiya ekologiyası landşaftın müxtəlif keyfiyyət səviyyələrində olan ərazilərə sadələşdirilmiş modelidir. Saytlar arasında hərəkət edən miqrantlar metapopulyasiyalarda mənbə və ya lavabo kimi qurulur. Metapopulyasiya terminologiyasında emiqrantlar (saytı tərk edən şəxslər) və immiqrantlar (sayta köçən şəxslər) var.
Metapopulyasiya modelləri məkan və demoqrafik ekologiya ilə bağlı suallara cavab vermək üçün zamanla sayt dinamikasını araşdırır. Metapopulyasiya ekologiyasında mühüm konsepsiya yeni immiqrantların mövsümi axını ilə aşağı keyfiyyətli kiçik yamaqların (yəni lavaboların) saxlanıldığı xilasetmə effektidir.
Metapopulyasiyanın strukturu ildən-ilə təkamül edir, burada bəzi yerlər quru illər kimi batar və şərait daha əlverişli olduqda bulaqlara çevrilir. Ekoloqlar metapopulyasiya strukturunu izah etmək üçün kompüter modelləri və sahə tədqiqatlarının qarışığından istifadə edirlər. Əhalinin yaş strukturu populyasiyada müəyyən yaşda olan nümayəndələrin olmasıdır.
Autoekologiya
Köhnə avtoekologiya termini (yunan dilindən: αὐτο, avto, "öz"; οίκος, oikos, "ev" və λόγος, loqos, "bilik") ifadə edir.əhalinin ekologiyası ilə təxminən eyni tədqiqat sahəsində. O, ekologiyanın autekologiyaya - ayrı-ayrı növlərin ətraf mühitə münasibətdə öyrənilməsinə - və sinekologiyaya - orqanizmlər qruplarının ətraf mühitə münasibətinə görə öyrənilməsinə - və ya icma ekologiyasına bölünməsindən irəli gəlir. Odum (Amerikalı bioloq) hesab edirdi ki, sinekologiya əhali ekologiyası, icma ekologiyası və ekosistem ekologiyasına bölünməlidir və avtoekologiyanı "növ ekologiyası" kimi müəyyən edir.
Lakin bir müddətdir ki, bioloqlar bir növün daha böyük təşkili səviyyəsinin populyasiya olduğunu qəbul etdilər, çünki bu səviyyədə növlərin genofondu ən uyğundur. Əslində, Odum "avtoekologiyanı" ekologiyada "cari cərəyan" (yəni arxaik termin) hesab edirdi, baxmayaraq ki, o, "növ ekologiyası"nı ekologiyanın dörd bölməsindən biri kimi daxil etmişdir.
Əhali Ekologiyasının ilk nəşri (əvvəlcə Population Ecology Research adlanır) 1952-ci ildə buraxılmışdır.
Əhali ekologiyası ilə bağlı tədqiqat sənədlərini heyvan ekologiyası jurnallarında da tapmaq olar.
Əhali dinamikası
Əhali dinamikası dinamik sistemlər kimi populyasiyaların ölçüsünü və yaş tərkibini və onları hərəkətə gətirən bioloji və ekoloji prosesləri (məsələn, doğum və ölüm nisbətləri, immiqrasiya və emiqrasiya) öyrənən həyat elmləri sahəsidir.. Ssenari nümunələri əhalinin yaşlanması, artımı və ya daralmasıdır.
Eksponensial artım tənzimlənməmiş çoxalmanı təsvir edir. Bunu təbiətdə görmək çox qeyri-adidir. Əhali artımı son 100 ildə eksponensial olmuşdur.
Tomas M altus hesab edirdi ki, əhali artımı, qida da daxil olmaqla, resursların olmaması səbəbindən əhalinin həddindən artıq artmasına və aclığa səbəb olacaq. Gələcəkdə insanlar böyük əhalini qidalandıra bilməyəcəklər. Eksponensial artımın bioloji fərziyyəsi ondan ibarətdir ki, adambaşına düşən artım tempi sabitdir. Artım resurs çatışmazlığı və ya yırtıcılıqla məhdudlaşmır.
Populyasiya dinamikası nəzarət nəzəriyyəsinin bir neçə tətbiqində geniş istifadə edilmişdir. Təkamüllü oyun nəzəriyyəsindən istifadə edərək, əhali oyunları müxtəlif sənaye və gündəlik kontekstlərdə geniş şəkildə tətbiq olunur. Əsasən çox giriş, çox çıxış (MIMO) sistemlərində istifadə olunur, baxmayaraq ki, onlar tək giriş, tək çıxış (SISO) sistemlərində istifadə üçün uyğunlaşdırıla bilər. Bəzi tətbiq nümunələri hərbi kampaniyalar, suyun paylanması üçün resursların paylanması, paylanmış generatorların göndərilməsi, laboratoriya təcrübələri, nəqliyyat problemləri, rabitə problemləridir. Bundan əlavə, istehsal problemlərinin adekvat kontekstləşdirilməsi ilə əhali dinamikası nəzarət problemlərinin effektiv və tətbiqi asan həlli ola bilər. Çoxsaylı elmi araşdırmalar aparılıb və davam edir.
Həddindən artıq əhali
Həddindən artıq populyasiya növün populyasiyası ekoloji yuvanın daşıma qabiliyyətini aşdıqda baş verir. Bu nəticə ola bilərdoğum nisbətinin artması (məhsuldarlıq dərəcəsi), ölüm nisbətinin azalması, immiqrasiyanın artması və ya qeyri-davamlı biom və resursların tükənməsi. Üstəlik, bu o deməkdir ki, bir yaşayış yerində çoxlu insan varsa, insanlar yaşamaq üçün mövcud olan resursları məhdudlaşdırırlar. Əhalinin yaş strukturu xüsusi rol oynamır.
Vəhşi təbiətdə həddindən artıq populyasiya tez-tez yırtıcıların populyasiyasının artmasına səbəb olur. Bunun ov populyasiyasına nəzarət etmək və onun yırtıcılara qarşı daha az həssas edən genetik xüsusiyyətlərin xeyrinə təkamül etməsini təmin etmək effekti var (və yırtıcı birlikdə təkamül edə bilər).
Yırtıcılar olmadıqda, növlər öz mühitlərində tapa bildikləri resurslara bağlıdırlar, lakin bu, həddindən artıq populyasiyaya mütləq nəzarət etmir. Ən azından qısa müddətdə. Resursların bol tədarükü əhali bumuna və ardınca əhali böhranına səbəb ola bilər. Lemminqlər və siçan kimi gəmiricilər sürətli populyasiya artımı və sonradan azalma dövrlərinə malikdirlər. Qarlı dovşanların populyasiyaları da onları ovlayan yırtıcılardan biri olan vaşaq kimi dövri olaraq kəskin şəkildə dəyişir. Bu tendensiyanın izlənilməsi populyasiyanın genomunu müəyyən etməkdən qat-qat asandır.
