Popülasyon ekolojisi, tür popülasyonlarının dinamikleri ve bu popülasyonların çevre ile nasıl etkileşime girdiği ile ilgilenen ekolojinin alt bölümüdür. Türlerin popülasyon büyüklüklerinin zaman ve mekan içinde nasıl değiştiğinin incelenmesidir. Terim genellikle popülasyon biyolojisi veya popülasyon dinamikleri ile birbirinin yerine kullanılır. Ayrıca varoluş mücadelesinin türlerini de sık sık anlatır. Doğal seleksiyon nedeniyle maksimum uyum sağlayan bireylerin sayısı artar.
Biyolojide popülasyon, belirli bir türün veya bir bölgede yaşayan belirli sayıda temsilcisinin dağılım derecesidir.
Tarih
Her şey nasıl başladı? Nüfus ekolojisinin gelişimi büyük ölçüde demografi ve mevcut yaşam tablolarıyla ilgilidir. Bu bölüm mevcut çevre koşullarında çok önemlidir.
Nüfus ekolojisi koruma biyolojisinde önemlidir, özellikleBir türün belirli bir habitatta kalma olasılığının uzun vadeli olasılığını tahmin eden bir popülasyon canlılığı analizi (PVA) geliştirmek. Bu ekoloji, biyolojinin bir alt türü olmasına rağmen, nüfus dinamiği alanında çalışan matematikçiler ve istatistikçiler için ilginç problemler sunar. Biyolojide nüfus, merkezi terimlerden biridir.
Modeller
Her bilim gibi ekoloji de modeller kullanır. Basitleştirilmiş nüfus değişimi modelleri genellikle ölüm, doğum, göç ve göç dahil olmak üzere dört temel değişkenle (dört demografik süreç) başlar. Demografik durumdaki ve nüfus evrimindeki değişiklikleri hesaplamak için kullanılan matematiksel modeller, dış etkinin olmadığını varsayar. “…birkaç rakip hipotez aynı anda verilerle çarpıştığında” modeller matematiksel olarak daha karmaşık olabilir.
Herhangi bir popülasyon geliştirme modeli, geometrik popülasyonların belirli özelliklerini matematiksel olarak türetmek için kullanılabilir. Geometrik olarak artan büyüklükte bir popülasyon, üreyen nesillerin örtüşmediği bir popülasyondur. Her nesilde, popülasyondaki herhangi bir üreme neslinde üreyebilecek ve üreyecek bireylerin sayısı olan Ne olarak belirtilen etkin bir popülasyon büyüklüğü (ve bölgesi) vardır. Endişeye neden olan şey.
Seçim teorisi r/K
Popülasyon ekolojisinde önemli bir kavram, r/K seçim teorisidir. İlk değişken r'dir (iç doğal artış oranınüfus büyüklüğü, yoğunluğa bağlı değildir) ve ikinci değişken K'dir (nüfus taşıma kapasitesi, yoğunluğa bağlıdır). Spesifik olmayan ilişkiler bunda belirli bir rol oynar.
R-seçilmiş türler (ör. yaprak bitleri gibi birçok böcek türü), yüksek doğurganlık oranlarına, yavrularda düşük ebeveyn yatırımına ve bireyler olgunluğa erişmeden önce yüksek ölüm oranlarına sahip olan türlerdir. Evrim, r-seçilmiş türlerde üretkenliği teşvik eder. Buna karşılık, K-seçilmiş türler (insanlar gibi) düşük doğurganlık oranlarına, genç yaşta yüksek düzeyde ebeveyn yatırımına ve bireyler olgunlaştıkça düşük ölüm oranlarına sahiptir.
K-seçilmiş türlerde evrim, daha fazla kaynağı daha az yavruya dönüştürmede verimliliği destekler. Verimsiz türler arası ilişkilerin bir sonucu olarak, bu torunların nesli tükenebilir ve popülasyonlarının son temsilcileri haline gelebilir.
Teorinin tarihi
R/K-seçim terminolojisi, ekolojistler Robert MacArthur ve E. O. Wilson tarafından 1967'de ada biyocoğrafyası üzerine yaptıkları çalışmalara dayanarak oluşturuldu. Bu teori, nüfus dalgalanmalarının nedenlerini belirlemeyi mümkün kılar.
Teori, buluşsal bir araç olarak kullanıldığı 1970'lerde ve 1980'lerde popülerdi, ancak 1990'ların başında birkaç ampirik çalışma tarafından eleştirildi ve gözden düştü. Yaşam öyküsü paradigması, r/K seçim paradigmasının yerini almıştır, ancak önemli temalarının çoğunu içermeye devam etmektedir. Üreme arzusu ana şeydirevrimin itici gücü, bu yüzden bu teori onun çalışması için son derece yararlıdır.
Bu nedenle, r-seçilmiş türler, yüksek büyüme oranlarını vurgulayan, daha az kalabalık ekolojik nişlerden yararlanma eğiliminde olan ve her birinin yetişkinliğe kadar hayatta kalma olasılığı nispeten düşük olan (yani yüksek r, düşük) çok sayıda yavru üreten türlerdir. K). Tipik bir r türü karahindibadır (Taraxacum cinsi).
Kararsız veya öngörülemeyen ortamlarda, hızla çoğalma yeteneği nedeniyle r-seçimi hakimdir. Çevrenin tekrar değişmesi muhtemel olduğundan, diğer organizmalarla başarılı bir şekilde rekabet etmesine izin veren adaptasyonların çok az avantajı vardır. R-seçimini karakterize ettiği düşünülen özellikler şunlardır: yüksek doğurganlık, küçük vücut boyutu, erken olgunlaşma, kısa nesil süresi ve yavruları geniş çapta dağıtma yeteneği.
Yaşamları r-seçiminden geçen organizmalara genellikle r-stratejistleri denir. r-seçilmiş özellikler sergileyen organizmalar, bakteri ve diatomlardan böceklere ve otlara, ayrıca çeşitli yedi loblu kafadanbacaklılara ve küçük memelilere, özellikle kemirgenlere kadar değişebilir. Diferansiyel teori K, hayvanların doğal seçilimi ile dolaylı bir bağlantıya sahiptir.
Tür seçimi
K-seçilmiş türler, taşıma kapasitesi yoğunluklarına yakın yaşamakla ilişkili özellikler sergiler ve daha azına daha fazla yatırım yapan kalabalık nişlerde güçlü rakipler olma eğilimindedir.yavru sayısı. Her birinin yetişkinliğe kadar hayatta kalma olasılığı nispeten yüksektir (yani düşük r, yüksek k). Bilimsel literatürde, r-seçilen türler bazen "fırsatçı" olarak adlandırılırken, K-seçilen türler "denge" olarak tanımlanır.
Stabil veya öngörülebilir koşullarda, sınırlı kaynaklar için başarılı bir şekilde rekabet etme yeteneği kritik olduğundan ve K-seçilmiş organizmaların popülasyonları genellikle sayıca çok sabit olduğundan ve çevrenin yapabileceği maksimuma yakın olduğundan, K-seçimi hakimdir. destek. Popülasyon boyutunun çok daha hızlı değişebildiği r-seçilinin aksine. Düşük sayılar, mutasyonların nedenlerinden biri olan enseste yol açar.
Özellikler
K-seçiminin özelliği olduğu düşünülen özellikler arasında büyük vücut büyüklüğü, uzun ömür ve daha az yavru üretme bulunur; bunlar genellikle olgunlaşana kadar dikkatli ebeveyn bakımı gerektirir. Yaşam öyküsü K-seçilmiş olan organizmalar genellikle K-stratejistleri veya K-seçili olarak adlandırılır. K-seçilmiş özelliklere sahip organizmalar arasında filler, insanlar ve balinalar gibi büyük organizmaların yanı sıra kutup sumruları, papağanlar ve kartallar gibi daha küçük, daha uzun ömürlü organizmalar bulunur. Nüfusun artması var olma mücadelelerinden biridir.
Organizmaların sınıflandırılması
Bazı organizmalar öncelikle r- veya K-stratejistleri olarak tanımlansa da, çoğu organizma bu modeli izlemez. Örneğin, ağaçların aşağıdaki gibi özellikleri vardır:onları K-stratejistleri olarak nitelendiren uzun ömür ve yüksek rekabet gücü. Bununla birlikte, ürerken, ağaçlar genellikle binlerce yavru üretir ve bunları geniş bir alana yayar, bu r-stratejistlerin tipik bir örneğidir.
Benzer şekilde, deniz kaplumbağaları gibi sürüngenler hem r- hem de k-özelliklerine sahiptir: deniz kaplumbağaları uzun ömürlü (yetişkinliğe ulaşmaları koşuluyla) büyük organizmalar olmasına rağmen, fark edilmeyen çok sayıda yavru üretirler.
Diğer ifadeler
r/K dikotomisi, büyük indirim oranlarına karşılık gelen r-seçimi ve küçük iskonto oranlarına karşılık gelen K-seçimi ile indirimli gelecekteki getirilerin ekonomik konsepti kullanılarak sürekli bir spektrum olarak yeniden ifade edilebilir.
Çevresel bozulmanın veya sterilizasyonun şiddetli olduğu bölgelerde (örneğin Krakatoa veya St. Helens Dağı gibi büyük bir volkanik patlamadan sonra), r- ve K-stratejistleri ekosistemi yenileyen ekolojik sıralamada farklı roller oynarlar. Daha yüksek üreme oranları ve ekolojik fırsatçılıkları nedeniyle, birincil sömürgeciler stratejist olma eğilimindedir ve onları bitki ve hayvan yaşamı arasında artan bir rekabet dizisi izler. Çevrenin, güneş enerjisinin fotosentetik olarak yakalanması yoluyla enerji içeriğini artırma yeteneği, artan karmaşık biyolojik çeşitlilik ile artar, çünkü r-türleri mümkün olan en yüksek düzeye çıktıkça çoğalır. K.
stratejilerini kullanma
Yeni denge
Sonunda, r-stratejistlerinin yerini daha rekabetçi ve ortaya çıkan mikroekolojik peyzaj değişikliklerine daha iyi adapte olan K-stratejistleri aldıkça yeni bir denge (bazen doruk noktası topluluğu olarak adlandırılır) ortaya çıkar. Geleneksel olarak, biyoçeşitliliğin bu aşamada yeni türlerin tanıtılmasıyla en üst düzeye çıkarılacağı ve endemik türlerin değiştirilmesi ve yerel olarak yok olmasıyla sonuçlanacağı düşünülmüştür. Bununla birlikte, ara bozulma hipotezi, peyzajdaki orta düzeydeki bozulma düzeylerinin, farklı art arda seviyelerde yamalar oluşturduğunu ve bölgesel ölçekte sömürgecilerin ve rakiplerin bir arada yaşamasını kolaylaştırdığını belirtir.
Genel olarak tür düzeyinde uygulanmasına rağmen, r/K seçilim teorisi, alt türler arasındaki ekolojik ve yaşam farklılıklarının evrimini incelemek için de yararlıdır. Örneğin, Afrika bal arısı A. m. scutellata ve İtalyan arısı A. m. ligustika. Ölçeğin diğer ucunda, bakteriyofajlar gibi tüm organizma gruplarının evrimsel ekolojisini incelemek için de kullanılmıştır.
Araştırma görüşleri
Lee Ellis, J. Philip Rushton ve Aurelio Jose Figueedo gibi bazı araştırmacılar, r/K seçim teorisini suçluluk, rastgele cinsel ilişki, doğurganlık ve yaşam öyküsü teorisiyle ilgili diğer özellikler dahil olmak üzere çeşitli insan davranışlarına uyguladılar. Rushton'ın çalışması, coğrafi bölgelerdeki insan davranışlarındaki birçok farklılığı açıklamaya çalışmak için "diferansiyel K teorisini" geliştirmesine yol açtı. Ve bu teori diğer birçok araştırmacı tarafından eleştirildi. İkincisi, insan enflamatuar tepkilerinin evriminin r/K seçimiyle ilgili olduğunu öne sürdü.
R/K seçim teorisi 1970'lerde yaygın olarak kullanılmaya başlanmasına rağmen, aynı zamanda artan bir ilgi gördü. Özellikle, ekolojist Stephen S. Stearns tarafından yapılan bir inceleme, teorideki boşluklara ve onu test etmek için ampirik verilerin yorumlanmasındaki belirsizliklere dikkat çekti.
İleri araştırma
1981'de, Parry'nin r/K seçimine ilişkin literatürü 1981'de gözden geçirmesi, r- ve K-seçimini tanımlama teorisini kullanan araştırmacılar arasında bir anlaşma olmadığını gösterdi ve onu üreme arasındaki ilişki varsayımını sorgulamaya yöneltti. maliyetler. işlev.
Templeton ve Johnson tarafından 1982'de yapılan bir araştırma, K-seçimine tabi tutulan bir Drosophila mercatorum (sineğin bir alt türü) popülasyonunda, bunun aslında tipik olarak r-seçimi ile ilişkili özelliklerin daha yüksek frekansını ürettiğini gösterdi. 1977 ve 1994 yılları arasında r/K seçim teorisinin tahminleriyle çelişen başka birçok çalışma da yayınlandı.
Stearns 1992'de bir teorinin durumunu gözden geçirdiğinde, 1977'den 1982'ye kadar, BIOSIS literatür tarama hizmetinin yılda ortalama 42 teori alıntısı aldığını, ancak 1984'ten 1989'a kadar ortalamanın yılda 16'ya düştüğünü belirtti. ve düşüşe devam etti. r/K teorisinin bir zamanlar yaşam öyküsü teorisinde artık bir amaca hizmet etmeyen faydalı bir buluşsal olduğu sonucuna vardı.
Son zamanlarda uyarlanabilirliğin panarşi teorisiS. S. Holling ve Lance Gunderson tarafından teşvik edilen yetenekler ve dayanıklılık, teoriye olan ilgiyi canlandırdı ve onu sosyal sistemleri, ekonomiyi ve ekolojiyi entegre etmenin bir yolu olarak kullanıyor.
Metapopülasyon ekolojisi
Metapopülasyon ekolojisi, farklı kalite seviyelerindeki alanlara göre peyzajın basitleştirilmiş bir modelidir. Siteler arasında hareket eden göçmenler, metapopülasyonlarda kaynaklar veya lavabolar olarak yapılandırılmıştır. Metapopülasyon terminolojisinde göçmenler (siteyi terk eden kişiler) ve göçmenler (siteye taşınan kişiler) vardır.
Metapopülasyon modelleri, mekansal ve demografik ekoloji hakkındaki soruları yanıtlamak için site dinamiklerini zaman içinde inceler. Metapopülasyon ekolojisindeki önemli bir kavram, düşük kaliteli küçük parçaların (yani bataklıkların) mevsimlik yeni göçmen akını tarafından korunduğu kurtarma etkisidir.
Metapopülasyonun yapısı, kurak yıllar gibi bazı bölgelerin battığı ve koşullar daha uygun olduğunda kaynak haline geldiği yıldan yıla değişir. Ekolojistler, metapopülasyon yapısını açıklamak için bilgisayar modelleri ve saha çalışmalarının bir karışımını kullanır. Bir popülasyonun yaş yapısı, bir popülasyonda belirli yaştaki temsilcilerin bulunmasıdır.
Otoekoloji
Eski otoekoloji terimi (Yunanca: αὐτο, auto, "self"; οίκος, oikos, "ev" ve λόγος, logos, "bilgi"),kabaca nüfusun ekolojisi ile aynı çalışma alanında. Ekolojinin autekoloji - çevre ile ilgili olarak bireysel türlerin incelenmesi - ve sinekoloji - çevre ile ilgili olarak organizma gruplarının incelenmesi - veya topluluk ekolojisine bölünmesinden kaynaklanmaktadır. Odum (Amerikalı bir biyolog), sinekolojinin popülasyon ekolojisi, topluluk ekolojisi ve ekosistem ekolojisine bölünmesi gerektiğine inanıyordu ve otoekolojiyi "tür ekolojisi" olarak tanımlıyordu.
Ancak, bir süredir biyologlar, bir türün daha büyük organizasyon seviyesinin popülasyon olduğunu kabul ettiler, çünkü bu seviyede tür gen havuzu en tutarlıdır. Aslında Odum, "tür ekolojisini" ekolojinin dört bölümünden biri olarak dahil etmesine rağmen, "otoekolojiyi" ekolojide "güncel bir eğilim" (yani arkaik bir terim) olarak değerlendirdi.
Population Ecology'nin (başlangıçta Population Ecology Research olarak adlandırılır) ilk yayını 1952'de yayınlandı.
Popülasyon ekolojisi üzerine araştırma makaleleri, hayvan ekolojisi dergilerinde de bulunabilir.
Nüfus dinamikleri
Nüfus dinamikleri, dinamik sistemler olarak popülasyonların büyüklük ve yaş bileşimini ve onları yönlendiren biyolojik ve çevresel süreçleri (örneğin, doğum ve ölüm oranları ve göç ve göç) inceleyen yaşam bilimlerinin bir dalıdır.. Senaryo örnekleri nüfusun yaşlanması, büyümesi veya daralmasıdır.
Üssel büyüme, düzenlenmemiş üremeyi tanımlar. Bunu doğada görmek çok sıra dışı. Nüfus artışı son 100 yılda katlanarak arttı.
Thomas M althus, nüfus artışının gıda dahil kaynak eksikliği nedeniyle aşırı nüfusa ve açlığa yol açacağına inanıyordu. Gelecekte, insanlar büyük popülasyonları besleyemeyecek. Üstel büyümenin biyolojik varsayımı, kişi başına büyüme oranının sabit olmasıdır. Büyüme, kaynak kıtlığı veya yırtıcılıkla sınırlı değildir.
Nüfus dinamikleri, kontrol teorisinin çeşitli uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Evrimsel oyun teorisini kullanan nüfus oyunları, çeşitli endüstriyel ve günlük bağlamlara yaygın olarak uygulanır. Tek girişli, tek çıkışlı (SISO) sistemlerde kullanım için uyarlanabilmelerine rağmen, esas olarak çoklu giriş, çoklu çıkış (MIMO) sistemlerinde kullanılır. Bazı uygulama örnekleri askeri kampanyalar, su dağıtımı için kaynakların dağıtımı, dağıtılmış jeneratörlerin gönderilmesi, laboratuvar deneyleri, ulaşım sorunları, iletişim sorunlarıdır. Ek olarak, üretim problemlerinin yeterli bağlamsallaştırılmasıyla, nüfus dinamikleri kontrol problemlerine etkili ve uygulaması kolay bir çözüm olabilir. Çok sayıda bilimsel çalışma yapılmıştır ve devam etmektedir.
Aşırı nüfus
Aşırı nüfus, bir türün popülasyonu ekolojik bir nişin taşıma kapasitesini aştığında meydana gelir. sonuç bu olabilirdoğum oranında (doğurganlık hızında) bir artış, ölüm oranında bir düşüş, göçte bir artış veya sürdürülemez bir biyom ve kaynakların tükenmesi. Ayrıca, bu, bir habitatta çok fazla insan varsa, insanların hayatta kalmak için mevcut kaynakları sınırlandırdığı anlamına gelir. Nüfusun yaş yapısı özel bir rol oynamaz.
Vahşi doğada, aşırı nüfus genellikle yırtıcı popülasyonların artmasına neden olur. Bu, av popülasyonunu kontrol etme ve onu yırtıcılara karşı daha az savunmasız hale getiren (ve yırtıcı hayvan birlikte evrimleşebilir) genetik özellikler lehine gelişmesini sağlama etkisine sahiptir.
Yırtıcı hayvanların yokluğunda, türler çevrelerinde bulabilecekleri kaynaklara bağlıdır, ancak bu aşırı nüfusu kontrol etmek zorunda değildir. En azından kısa vadede. Bol miktarda kaynak arzı, bir nüfus patlamasının ardından bir nüfus krizine yol açabilir. Lemmings ve voles gibi kemirgenler, bu hızlı nüfus artışı ve ardından düşüş döngülerine sahiptir. Kar ayakkabılı tavşan popülasyonları, onları avlayan yırtıcılardan biri olan vaşak gibi, döngüsel olarak çarpıcı biçimde değişir. Bu eğilimi takip etmek, bir popülasyonun genomunu belirlemekten çok daha kolaydır.
