| EKOLOGIA POPULACJI |
| |
| Populacją nazywamy zbiór osobników należących do tego samego gatunku, które występują w tym samym czasie na określonym terenie i między którymi zachodzi swobodna wymiana genów. |
|
Ciekawostka!
Obszar występowania niektórych populacji jest na tyle duży, że można w jej obrębie wyróżnić mniejsze grupy - populacje lokalne (subpopulacje). Mogą one wzajemnie na siebie wpływać, a także krzyżować się ze sobą. Subpopulacje są izolowane przestrzennie. Obszar życia konkretnej subpopulacji nazywamy płatem środowiska. Z pojęciem subpopulacji wiąże się teoria metapopulacji. Mówi ona, że populacje lokalne danego gatunku są ze sobą powiązane szeregiem zależności (np. migracjami), które przekładają się na dynamikę poszczególnych z nich. Powiązane ze sobą subpopulacje tworzą zatem jedną - metapopulację.
|
|
| |
| Na istnienie i dynamikę populacji wpływa szereg czynników i zależności - zarówno zewnętrznych, jak i wewnętrznych. Do oceny, analizy i prognozowania o dalszych losach populacji wykorzystuje się informacje nazywane cechami populacji. |
|
Cechy populacji:
- liczebność
- zagęszczenie
- struktura przestrzenna (rozmieszczenie)
- struktura wiekowa
- struktura płciowa
- rozrodczość
- śmiertelność
|
|
| |
| LICZEBNOŚĆ POPULACJI |
| → łączna liczba osobników wchodzących w skład danej populacji |
| |
|
Aby określić liczebność względnie małej populacji, wystarczy zsumować liczbę tworzących ją osobników. Zazwyczaj nie jest to jednak wykonalne, dlatego do określenia liczebności populacji stosuje się metody szacunkowe.
Przykładowe metody szacunkowe pozwalające na określenie liczebności populacji:
-
metoda kwadratów, w której wyznacza się reprezentatywne powierzchnie próbne w kształcie kwadratu, a następnie dokonuje się dokładnego policzenia osobników na każdej z tych powierzchni; dzięki otrzymanym wynikom można oszacować łączną liczbę osobników na całym obszarze występowania populacji;
- metoda znakowania, która umożliwia oszacowanie liczebności populacji przemieszczających się, np. ptaków; w jej przebiegu dokonuje się regularnych odłowień osobników z danej populacji i znakowania ich, np. obrączkami, a następnie wypuszczania z powrotem na wolność; w miarę kolejnych złowień zmienia się stosunek osobników oznakowanych do nieoznakowanych, co pozwala oszacować liczebność populacji.
|
| |
| W analizie populacji ważne jest określenie dynamiki jej liczebności oraz przewidywanie dalszych zmian liczebnościowych. Do zobrazowania tego zjawiska stosuje się modele liczebności populacji. |
| PRZYKŁAD MODELU |
CHARAKTERYSTYKA |
|
model logistyczny

|
• liczebność populacji wzrasta intensywnie do momentu osiągnięcia punktu pojemności środowiskowej
• po fazie intensywnego wzrostu liczebność populacji ulega ustabilizowaniu
• charakterystyczny dla populacji żyjących w środowiskach naturalnych, których zasoby są ograniczone
• zobrazowany przy pomocy krzywej S-kształtnej
|
|
model wykładniczy

|
• liczebność populacji wzrasta geometrycznie (każde kolejne pokolenie jest kilka razy bardziej liczne od poprzedniego)
• wzrost następuje do momentu osięgnięcia punktu szczytowego, czyli szczytowej liczebności
• charakterystyczny dla populacji żyjących w środowiskach sztucznych ze względu na minimalną presję czynników ograniczającą liczebność
• zobrazowany przy pomocy krzywej J-kształtnej
|
|
|
| |
| ZAGĘSZCZENIE POPULACJI |
| → liczba osobników populacji w przeliczeniu na określoną jednostkę powierzchni (np. m2, ha) lub objętości (np. m3) |
| |
| Do zagadnienia zagęszczenia populacji nawiązuje zasada (efekt) Alleego, która mówi, że zarówno zbyt małe, jak i zbyt duże zagęzczenie wpływają ograniczająco na populację. |
| EFEKT ALLEEGO |
| skutki zbyt małego zagęszczenia |
skutki zbyt dużego zagęszczenia |
|
• trudność w znalezieniu partnera do rozrodu
• utrudnione funkcjonowanie społecznych grup ekologicznych (np. stad)
• zaburzenia struktury wiekowej i płciowej populacji
|
• wysoka konkurencja wewnątrzpopulacyjna
• ryzyko inwazji pasożytów i drobnoustrojów chorobotwórczych
• zjawisko stresu przegęszczenia (zmniejszenie tempa wzrostu, płodności i odporności osobników w populacji)
|
|
|
| |
| STRUKTURA PRZESTRZENNA |
| → sposób rozmieszczenia osobników danej populacji na obszarze, w którym występują (w obrębie ich zasięgu przestrzennego) |
| TYPY ROZMIESZCZENIA OSOBNIKÓW W POPULACJI |
| równomierne |
losowe |
skupiskowe |
 |
 |
 |
|
• osobniki rozmieszczone są w regularnych odległościach
• charakterystyczny jest dla populacji stworzonych i kontrolowanych przez człowieka (sztucznych)
• w warunkach naturalnych występuje w przypadku populacji wykazujących terytorializm lub oddziaływania allelopatyczne
Przykłady: rośliny uprawne, drzewa owocowe w sadach, rośliny w szkółkach i uprawach leśnych, gniazdujące pingwiny, rysie
|
• osobniki rozmieszczone są w sposób przypadkowy
• odległości między osobnikami są nieregularne
• charakterystyczny m. in. dla gatunków roślin, których nasiona rozprzestrzeniane są przez wiatr, a także dla pasożytów
Przykłady: klon zwyczajny, mniszek lekarski
|
• osobniki żyją w grupach, czyli skupieniach
• jest to najczęściej spotykany typ rozmieszczenia w warunkach naturalnych
• osobniki mogą tworzyć różnorodne formacje w zależności od stylu życia danego gatunku: stada, watahy, ławice, kolonie itp.
• charakterystyczny dla roślin, które rozmnażają się wegetatywnie
Przykłady: mrówki, jelenie, śledzie, truskawki
|
|
| |
| Rozmieszczenie skupiskowe jest najczęściej spotykanym typem rozmieszczenia, w szczególności u zwierząt. Życie w grupie stanowi przystosowanie gatunków do warunków środowiska. Wiąże się jednak zarówno z zaletami, jak i wadami. |
ZALETY życia w grupie |
WADY życia w grupie |
|
• skuteczniejsza ochrona przed atakiem drapieżnika
• ułatwienie zdobywania pożywienia
• podział ról w porządku stadnym
• zwiększenie szansy na znalezienia partnera do rozrodu
• wzajemna ochorna członków grupy
|
• duża konkurencja między osobnikami o zasoby środowiska
• konkurencja o partnera do rozrodu
• zwiększenie widoczności dla drapieżnika
• konieczność pozyskiwania większych ilości pokarmu
• ryzyko rozprzestrzeniania się chorób
|
|
|
| |
| ROZRODCZOŚĆ |
| → liczba potomstwa urodzona w populacji w określonym czasie |
- rozrodczość fizjologiczna - potencjalna rozrodczość populacji, czyli taka, na którą nie mają wpływu żadne ograniczające czynniki ekologiczne; nie występuje w środowisku naturalnym, można ją rozpatrywać ewentualnie w środowiskach sztucznych (np. akwariach), jednak nawet takie środowiska nie są pozbawione wpływu czynników ograniczających
- rozrodczość ekologiczna - rzeczywista rozrodczość populacji, czyli taka, która uwzględnia wpływ czynników ograniczających
|
| Poszczególne populacje przyjmują różne strategie rozrodcze, których celem jest zapewnienie jak największej możliwości przetrwania gatunku. Wyróżnia się dwie główne strategie rozrodcze - typu „r” oraz typu „K”. |
| |
| TYP STRATEGII ROZRODCZEJ |
CHARAKTERYSTYKA |
| strategia typu „r” |
• duża liczebność potomstwa
• opieka nad potomstwem nie występuje
• stosunkowo duża śmiertelność wśród najmłodszych osobników
• szybkie tempo wzrostu i rozwoju osobników
• stosunkowo niewielka długość życia osobników
|
| strategia typu „K” |
• mała liczebność potomstwa
• osobniki dorosłe opiekują się potomstwem do momentu osiągnięcia przez nie dojrzałości i samodzielności
• stosunkowo niska śmiertelność wśród najmłodszych osobników
• wolne tempo wzrostu i rozwoju osobników
• osobniki stosunkowo długowieczne
|
|
|
| |
| ŚMIERTELNOŚĆ |
| → liczba osobników ginących w populacji w określonym czasie |
- śmiertelność fizjologiczna - potencjalna śmiertelność osobników w populacji, która zakłada, że wszystkie osobniki dożywają późnej starości (maksymalnego wieku przeżywania danego gatunku); można ją rozpatrywać jedynie w środowiskach sztucznych, np. ogrodach zoologicznych
- śmiertelność ekologiczna - rzeczywista śmiertelność osobników w populacji, czyli taka, która zakłada wpływ czynników środowiskowych na przeżywalność organizmów
|
| |
|
Przyczyny śmiertelności w populacjach:
- starzenie się osobników
- presja drapieżników (lub roślinożerców - w przypadku roślin)
- konkurencja
- brak możliwości przystosowania się do zmian środowiskowych
- brak pokarmu
- choroby
- wypadki
- działalność człowieka
|
| |
| Rozrodczość i śmiertelność przekładają się bezpośrednio na inne pojęcie związane z dynamiką populacji - przeżywalność. Do graficznego przedstawienia tego zjawiska służą krzywe przeżywalności. |
| |
|
TYP I - WYPUKŁA

|
• duża przeżywalność osobników młodych
• spadek przeżywalności dopiero w starszym wieku
• charakterystyczna dla populacji, w których dorosłe osobniki wydają na świat stosunkowo mało liczne potomstwo, którym opiekują się do momentu uzyskania przez nie dojrzałości i samodzielności
Przykład: wilk, niedźwiedź, człowiek
|
|
TYP II - JEDNOSTAJNIE NACHYLONA

|
• zbliżona przeżywalność we wszystkich grupach wiekowych
• najczęściej spotykany w warunkach środowisk sztucznych (np. hodowlach)
• w warunkach naturalnych występuje stosunkowo rzadko
Przykład: stułbia, rośliny jednoroczne
|
|
TYP III - WKLĘSŁA

|
• duża śmiertelność wśród osobników młodych
• wraz z postępującym wiekiem krzywa stabilizuje się
• występuje najczęściej w populacjach, w których osobniki dorosłe wydają na świat liczne potomstwo
Przykład: ryby, płazy niektóre bezkręgowce
|
|
|
| |
| STRUKTURA WIEKOWA |
| → udział poszczególnych klas wieku w populacji |
| |
| Struktura wiekowa przedstawiana jest zazwyczaj w formie graficznej przy pomocy piramidy wieku. Dane dotyczące udziału osobników należących do poszczególnych klas wieku pozwalają prognozować dalsze losy populacji. |
| |
|
POPULACJA ROZWIJAJĄCA SIĘ

|
• duża liczebność osobników młodych
• liczebność całej populacji będzie miała tendencję wzrostową - osobniki młodociane będą przechodzić do klasy wieku rozrodczego i dawać początek nowym pokoleniom
|
|
POPULACJA USTABILIZOWANA

|
• udział osobników w poszczególnych klasach wieku jest zbliżony
• liczebność całej populacji będzie utrzymywała się na względnie stałym poziomie
|
|
POPULACJA WYMIERAJĄCA

|
• duża liczebność osobników w wieku rozrodczym i porozrodczym przy jednocześnie małej liczebności osobników młodych
• liczebność całej populacji będzie miała tendencję spadkową - w skrajnej sytuacji populacja może wyginąć
|
|
|
| |
| MIGRACJE |
| → przemieszczanie się osobników populacji na inne tereny |
| |
| |
RODZAJ MIGRACJI |
| |
EMIGRACJA |
IMIGRACJA |
| charakterystyka |
opuszczanie populacji przez osobniki |
przybywanie osobników do innej populacji tego samego gatunku |
| przyczyny |
• ograniczenie zasobów pokarmowych
• trudność w znalezieniu partnera do rozrodu
• zbyt duża konkurencja wewnątrzpopulacyjna
• gwałtowne zmiany w obrębie czynników środowiskowych
• przegęszczenie populacji
• opór środowiska
|
• obecność dużych zasobów środowiskowych na obszarze życia populacji docelowej
• obecność w populacji docelowej partnerów do rozrodu
• poszukiwanie schronienia
• małe zagęszczenie populacji docelowej
|
| skutki |
• zmniejszenie liczebności populacji
• przepływ genów w obrębie gatunku
|
• zwiększenie liczebności populacji
• przepływ genów w obrębie gatunku
|
|
|
Ciekawostka!
Wśród zwierząt najbardziej rozpowszechnione są migracje sezonowe, będące częścią trybu życia poszczególnych gatunków. Takie migracje mogą mieć np. cele rozrodcze (tarło u ryb) lub są związane z porą roku i zmieniającymi się wówczas warunkami pogodowymi (jak np. w przypadku wędrówek ptaków). Wśród roślin migracje można rozpatrywać np. w kontekście strategii rozprzestrzeniania nasion.
|
|
|
| |
| STRUKTURA PŁCIOWA |
| → udział płci w populacji |
| |
 |
Struktura płciowa może być przedstawiana graficznie, najczęściej wspólnie ze strukturą wiekową - w postaci piramidy płci i wieku. Na jej podstawie można jeszcze dokładniej prognozować dalsze losy populacji, biorąc pod uwagę nie tylko liczebność poszczególnych klas wieku, ale także rozkład płci w ich obrębie.
Nierównomierna struktura płciowa może stanowić zagrożenie dla populacji. Często zdarza się jednak, że dominacja liczebności jednej płci nad drugą w populacji wpisuje się w tryb życia danego gatunku (np. u jeleniowatych, gdzie proporcja płci w chmarze układa się na korzyść samic).
|
|
| |
| Obserwacja cech populacji wybranego gatunku. |
|
| |
|
SŁOWNICZEK
populacja - zbiór osobników tego samego gatunku żyjących na tym samym terenie w tym samym czasie
subpopulacja - populacja lokalna
płat środowiska - obszar życia populacji lokalnej
metapopulacja - zbiór populacji lokalnych powiązanych wzajemnymi zależnościami
pojemność środowiskowa - maksymalna liczba osobników populacji, która może żyć w danym środowisku
opór środowiska - działanie czynników środowiskowych ograniczające liczebność populacji, wpływające na jej rozrodczość i śmiertelność oraz na występowanie migracji
efekt Alleego - zjawisko ograniczania liczebności populacji zarówno przez zbyt duże, jak i zbyt małe zagęszczenie
rozrodczość fizjologiczna - potencjalna rozrodczość populacji
rozrodczość ekologiczna - rzeczywista rozrodczość populacji
śmiertelność fizjologiczna - potencjalna śmiertelność populacji
śmiertelność ekologiczna - rzeczywista śmiertelność populacji
wiek przedrozrodczy - klasa wieku osobników młodocianych i niedojrzałych, które nie mogą jeszcze się rozmnażać
wiek rozrodczy - klasa wieku osobników, które mogą się rozmnażać
wiek porozrodczy - klasa wieku osobników starzejących się i starych, które nie mogą się już rozmnażać
|
|