ძირითადი მასალა
დამამთავრებელი კლასების ბიოლოგია
კურსი: დამამთავრებელი კლასების ბიოლოგია > თემა 9
გაკვეთილი 2: პოპულაციური ეკოლოგიაპოპულაციური ეკოლოგიის მიმოხილვა
საკვანძო ტერმინები
| ტერმინი | მნიშვნელობა | |
|---|---|---|
| პოპულაცია | ჯგუფი ინდივიდებისა, რომლებიც ერთსა და იმავე სახეობას მიეკუთვნებიან და ერთსა და იმავე არეალში ბინადრობენ; მაგალითად, ნიუ-იორკის უსახლკარო კატები | |
| პოპულაციური ეკოლოგია | ეკოლოგიის ქვედარგი, რომელიც შეისწავლის, თუ როგორ მოქმედებენ ბიოტური (ცოცხალი) და აბიოტური (არაცოცხალი) ფაქტორები პოპულაციის სიმჭიდროვეზე, განაწილებასა და რიცხოვნობაზე | |
| პოპულაციის რიცხოვნობა (N) | ინდივიდების რაოდენობა პოპულაციაში; მაგალითად, 500 ირემი ტყეში (N, equals, 500) | |
| სიმჭიდროვე | ინდივიდების რაოდენობა ფართობის ან მოცულობის ერთ ერთეულზე; მაგალითად, 100 ირემი ტყის ერთ აკრზე | |
| სიმჭიდროვეზე დამოკიდებული ფაქტორი | ნებისმიერი მახასიათებელი, რომელიც ცვლის პოპულაციის რიცხოვნობას (N), რადგან მასზე მოქმედებს პოპულაციის სიმჭიდროვე; მაგალითად, კონკურენცია | |
| სიმჭიდროვისგან დამოუკიდებელი ფაქტორი | ნებისმიერი მახასიათებელი, რომელიც ცვლის პოპულაციის რიცხოვნობას (N) ისე, რომ მასზე არ მოქმედებს პოპულაციის სიმჭიდროვე; მაგალითად, სტიქიური უბედურებები, ვთქვათ, მიწისძვრა | |
| განაწილება | პოპულაციის ფარგლებში ინდივიდების განაწილების კანონზომიერება | |
| დასაშვები სიმჭიდროვე (K) | პოპულაციის მაქსიმალური რიცხოვნობა (მაქსიმუმ N), რომლის უზრუნველყოფასაც მოახერხებს გარემოში ხელმისაწვდომი რესურსები; მაგალითად, K, equals, 10 ჭაობში მობინადრე ალიგატორებისთვის | |
| ექსპონენციური ზრდა | პოპულაციის ზრდა იდეალურ, ულიმიტო რესურსების მქონე გარემოში; მაგალითად, მთელი ღამის განმავლობაში საკვები ნივთიერებებით მდიდარ ფირფიტაზე დატოვებული ბაქტერიებისა | |
| ლოგისტიკური ზრდა | ექსპონენციური ზრდის წყვეტა და გათანაბრება შეზღუდული რესურსების გამო; მაგალითად, ადამიანთა ამჟამინდელი პოპულაცია |
რამდენი ბოცვერია კუნძულზე?
წარმოიდგინეთ, რომ პოპულაციური ეკოლოგი ხართ და წყნარ ოკეანეში ახლად აღმოჩენილ კუნძულზე გააგზავნეს. თქვენი, როგორც პოპულაციური ეკოლოგის, სპეციალობა არის მატერიკზე მობინადრე ბოცვრების განსხვავებული პოპულაციების შესწავლა. მიუხედავად ამისა, ახლა თქვენ გევალებათ, წახვიდეთ კუნძულზე და იქ მყოფი ბოცვრების პოპულაციურ ეკოლოგიასთან დაკავშირებულ მრავალ ახალ კითხვაზე გასცეთ პასუხი. რისი გამორკვევა დაგაინტერესებთ თქვენ, როგორც პოპულაციურ ეკოლოგს?
პირველ ყოვლისა, მოგიწევთ, გაარკვიოთ, რამდენი ბოცვერია კუნძულის პოპულაციაში. პოპულაციურ ეკოლოგიაში პოპულაციის რიცხოვნობა, რომელიც სიმბოლურად N-ით გამოისახება, არის პოპულაციაში მყოფი ინდივიდების ჯამური რაოდენობა. მაგალითად, თუკი კუნძულზე 100 ბოცვერია, პოპულაციის რიცხოვნობაც 100-ია, ანუ N, equals, 100.
და მაინც, თუ უფრო მეტის გაგება გსურთ, ვიდრე, უბრალოდ, კუნძულზე მობინადრე ბოცვრების რიცხოვნობაა? ზოგჯერ ეკოლოგისთვის უფრო საინტერესო მაჩვენებელია არა მარტოოდენ პოპულაციის რიცხოვნობა, არამედ აგრეთვე ის, თუ როგორ არის პოპულაცია მოცემულ არეალში განაწილებული ან განფენილი. ამ შემთხვევაში, თქვენთვის საინტერესო კითხვები იქნება:
- ზუსტად როგორ არის პოპულაცია განფენილი მოცემულ არეალში?
- კუნძულის არეალში მობინადრე ბოცვრებში ისეთებიც მოიძებნებიან, რომლებიც ერთად არიან შეჯგუფებულნი? თუ ისინი უფრო თანაბრად არიან განაწილებულნი მთელ კუნძულზე?
ყველა ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად ეკოლოგმა უნდა გაარკვიოს პოპულაციის სიმჭიდროვე, ანუ ინდივიდების რაოდენობა ფართობისა თუ მოცულობის ერთ ერთეულზე.
მაგალითად, წარმოიდგინეთ, ბოცვრების საკვების ერთადერთი წყარო კუნძულის ცენტრში არსებული ბორცვის წვერია. ახლა შეგიძლია დასვათ შემდეგი შეკითხვები (და უპასუხოთ მათ):
- როგორ არიან ბოცვრები კუნძულზე განაწილებულნი? საკვების მხოლოდ ერთი წყაროს არსებობის შემთხვევაში ისინი, სავარაუდოდ, ერთად მოიყრიან თავს კუნძულის ცენტრში.
- რა მოხდებოდა, მთელ კუნძულზე საკვების მრავალი წყარო განაწილებული რომ ყოფილიყო მრავალ სხვადასხვა ადგილას? როგორ შეცვლიდა ეს ბოცვრების პოპულაციის განაწილებას? ამ შემთხვევაში ბოცვრების პოპულაცია უფრო თანაბრად იქნებოდა განაწილებული კუნძულზე.
მოცემულ არეალში პოპულაციის განაწილების ყველა შესაძლო გზის უკეთ გასაგებად ეკოლოგი უნდა კონცენტრირდეს პოპულაციის დისპერსიაზე (იგივე გავრცელებაზე, განაწილებაზე), ანუ პოპულაციის საზღვრებში ინდივიდებს შორის დაშორებულობის კანონზომიერებაზე. ეკოლოგიაში პოპულაციის ინდივიდების განაწილების სამი მთავარი სახე არსებობს: თანაბარდაშორებული, გაფანტული და ჯგუფური განაწილებები.
ხშირ შემთხვევაში, პოპულაციის ინდივიდთა განაწილება უფრო მეტ ინფორმაციას გვაძლევს მათი ერთმანეთთან — და გარემოსთან — ურთიერთქმედების შესახებ, ვიდრე, უბრალოდ, სიმჭიდროვის გაზომვა.
პოპულაციის დინამიკა
პოპულაციის სიმჭიდროვისა და დისპერსიის ცოდნასთან ერთად პოპულაციურ ეკოლოგიაში კიდევ ერთი ფაქტორია მნიშვნელოვანი — ის, თუ როგორ იცვლება პოპულაციის რიცხოვნობა (N) დროთა განმავლობაში. მნიშვნელოვანია, გახსოვდეთ, რომ ეკოლოგია დინამიკური მეცნიერებაა, რაც ნიშნავს, რომ ის მოიცავს ორგანიზმთა ჯგუფებში მიმდინარე ცვლილებებზე დაკვირვებას და იმის შესწავლას, თუ როგორ ზემოქმედებენ ეს ცვლილებები ორგანიზმთა მუდმივ ურთიერთკავშირებზე მათი გარემოს ბიოტურ და აბიოტურ ფაქტორებთან.
ეკოლოგები მრავალ მათემატიკურ მეთოდს იყენებენ პოპულაციის დინამიკის (ანუ იმის, თუ როგორ იცვლება დროთა განმავლობაში პოპულაციების რიცხოვნობა და შემადგენლობა) მოდელირებისთვის. მოდით, ამ დინამიკების რამდენიმე მაგალითი ვნახოთ და გავიგოთ, რამდენად შეიძლება, ისინი კუნძულის ბოცვრების პოპულაციას მოვარგოთ.
ექსპონენციური ზრდა
ზოგიერთი მოდელი ასახავს პოპულაციის ზრდა გარემო ზეწოლების გარეშე, რა დროსაც პოპულაციის რიცხოვნობა (N) ექსპონენციურ ზრდას ექვემდებარება. სხვაგვარად თუ ვიტყვით, ეს მოდელი ასახავს პოპულაციის ზრდას იდეალურ გარემოში, რომელშიც შეუზღუდავი რაოდენობის რესურსია. პოპულაციის ასეთი ზრდა გრაფიკზე J-ფორმის მრუდს ქმნის.
მაგალითად, კუნძულზე მყოფ ბოცვრებს რომ შეუზღუდავი რაოდენობის რესურსი ჰქონდეთ (მაგ., საკვები, წყალი, თავშესაფარი, მეწყვილე), მათი პოპულაციის რიცხოვნობა (N) ექსპონენციურად განაგრძობდა ზრდას. შეუზღუდავი რესურსების ამ „იდეალურ“ სამყაროში არ იარსებებდა გარემო ზეწოლები, რომლებიც შეამცირებდა პოპულაციის რიცხოვნობას (N), და, შესაბამისად, საკმარისი დროის შემდეგ კუნძული აბსოლუტურად აივსებოდა იქით-აქეთ მოხტუნავე ბოცვრებით!
ლოგისტიკური ზრდა
რეალობაში ექსპონენციური ზრდა რთული შესანარჩუნებელია დროის ხანგრძლივი მონაკვეთების განმავლობაში ნებისმიერი პოპულაციისთვის (მათ შორის ბოცვრებისთვის), რადგან ბუნებაში რესურსები შეზღუდულია. თუკი ასეა საქმე, რა მოუვა ბოცვრების პოპულაციას მას შემდეგ, რაც მას ზრდის შემზღუდველ ფაქტორებთან ექნება შეხება? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად ჩვენ შეგვიძლია, ეკოლოგების მიერ გამოყენებად ზრდის სხვა მოდელს მივმართოთ, რომელსაც ლოგისტიკური ზრდის მოდელი ეწოდება.
ლოგისტიკური ზრდის მოდელში პოპულაცია შეზღუდული რესურსების გამო წყვეტს ექსპონენციურად ზრდას და თანაბრდება. ამის შედეგად გრაფიკის ფორმა, რომელიც მანამდე J-ფორმის მრუდი იყო, ახლა S-ფორმის მრუდი ხდება გრაფიკზე, რომელიც პოპულაციის ზრდის ამ მოდელს ასახავს.
ზუსტად რა განსაზღვრავს პოპულაციის ზრდის წყვეტასა და გათანაბრებას? პოპულაციურ ეკოლოგიაში დასაშვები სიმჭიდროვე, რომელიც სიმბოლურად K-თი გამოისახება, ასახავს პოპულაციის იმ მაქსიმალურ რიცხოვნობას, რომლის უზრუნველყოფაც შეუძლია გარემოში არსებულ შეზღუდულ რესურსებს. დასაშვები სიმჭიდროვის (K-ს) მიღწევის შემდეგ პოპულაციებს ამ მაჩვენებლის (K-ს) მახლობლად რხევები ახასიათებთ, მათი რიცხოვნობა პერიოდულად სცდება მას ან მასზე ქვემოთ ჩამოდის, რაც გარემოში ხელმისაწვდომ რესურსებზეა დამოკიდებული.
პოპულაციის ზრდის რეგულაცია
როგორც ლოგისტიკური ზრდის მოდელში იხილეთ, ბოცვრების პოპულაციის ზრდა, აგრეთვე ყველა სხვა პოპულაციის ზრდა, აუცილებლად გადაეყრება ზრდის შემაფერხებელ ფაქტორ(ებ)ს, განსაკუთრებით მაშინ, თუ პოპულაციამ დასაშვებ სიმჭიდროვეს მიაღწია (K). როგორც პოპულაციურმა ეკოლოგმა, თქვენ იმის გამორკვევაც გამოგადგებათ, თუ ზუსტად რა ფაქტორები არეგულირებენ ბოცვრების პოპულაციის რიცხოვნობასა და ზრდას (რა ფაქტორები ზემოქმედებენ მათზე)?
ბოცვრების პოპულაციის ზრდაზე მოქმედებს ორი მთავარი ტიპის ფაქტორები — სიმჭიდროვეზე დამოკიდებული ფაქტორები, რომლებშიც ბოცვრების პოპულაციის სიმჭიდროვე მოცემულ მომენტში გავლენას ახდენს მისი ზრდის სიჩქარეზე; და სიმჭიდროვისგან დამოუკიდებელი ფაქტორები, რომლებიც ბოცვრების პოპულაციის ზრდის სიჩქარეზე ზემოქმედებენ მათი პოპულაციის სიმჭიდროვის მიუხედავად.
ქვემოთ მოცემულ ცხრილში ნაჩვენებია სიმჭიდროვეზე დამოკიდებული ფაქტორების მაგალითები. ამ ფაქტორების გამო პოპულაციის სიმჭიდროვის ზრდა კიდევ უფრო აძლიერებს მათ გავლენას პოპულაციის რიცხოვნობაზე (N-ზე).
სიმჭიდროვეზე დამოკიდებული ფაქტორები
| ფაქტორი | განმარტება | კუნძულის ბოცვრები |
|---|---|---|
| კონკურენცია | მრავალრიცხოვან პოპულაციებში პოპულაციის სიმჭიდროვის ზრდა აძლიერებს რესურსებისთვის კონკურენციას და ზოგჯერ პოპულაციის რიცხოვნობის (N-ის) შემცირებას იწვევს | ბევრი ბოცვერი = მეტი კონკურენცია შეზღუდული რესურსებისთვის |
| მტაცებლობა | რაც უფრო მეტად იზრდება მსხვერპლის პოპულაციის სიმჭიდროვე, მით უფრო მარტივად მიუწვდებათ ხელი მტაცებლებს ამ სახეობის წარმომადგენლებზე | ბევრი ბოცვერი = მეტი მარტივი სამიზნე მტაცებელი კატებისთვის კუნძულზე |
| დაავადებები | მრავალრიცხოვან პოპულაციებში დაავადებები უფრო მარტივად ვრცელდება, რაც ზოგჯერ პოპულაციის რიცხოვნობის (N-ის) შემცირებას იწვევს | ბევრი ბოცვერი = მეტი მასპინძელი ორგანიზმი დაავადებებისთვის |
სიმჭიდროვისგან დამოუკიდებელი ფაქტორები
სიმჭიდროვისგან დამოუკიდებელი ფაქტორების შემთხვევაში სიტუაცია სრულიად სხვაგვარია. მრავალი აბიოტური (არაცოცხალი) ფაქტორი ზემოქმედებს პოპულაციის სიკვდილიანობაზე მისი სიმჭიდროვის მიუხედავად. ასეთ ფაქტორებს შორისაა ამინდი, სტიქიური უბედურებები და დაბინძურება. ცალკეული ბოცვერი შეიძლება კუნძულზე მიწისძვრის შედეგად დაიღუპოს, მიუხედავად იმისა, თუ სულ რამდენი კურდღელი იქნება მოცემულ არეალში. მისი გადარჩენის შანსები იგივეა განურჩევლად იმისა, რამდენად დიდი ან მცირეა პოპულაციის სიმჭიდროვე, რაც სიმჭიდროვისგან დამოუკიდებელ ფაქტორს გამოხატავს.
როგორც ხედავთ, პოპულაციური ეკოლოგია გაცილებით მეტია, ვიდრე მარტოოდენ კუნძულზე მყოფი ბოცვრების დათვლა. ნაცვლად ამისა, ბოცვრების პოპულაციაზე მოქმედი მრავალი სხვადასხვა ფაქტორის გააზრების შემდეგ თქვენ, როგორც პოპულაციურ ეკოლოგს, შეგიძლიათ, აღწეროთ პოპულაციაში მიმდინარე დინამიკის ცვლილებები და, რაც მთავარია, მომავალი ცვლილებებიც კი იწინასწარმეტყველოთ ბოცვრების პოპულაციის წარსული და აწმყო დინამიკის თქვენს ხელთ ამჟამად არსებული ინფორმაციის მეშვეობით. წინ, შემდეგი კუნძულისკენ!
ხშირი შეცდომები
- მოსწავლეებს ხშირად წარმოუდგენიათ, რომ მას შემდეგ, რაც პოპულაცია დასაშვებ სიმჭიდროვეს (K-ს) მიაღწევს, მისი რიცხოვნობა აღარ იცვლება. პოპულაციურ ეკოლოგიაში ეს ასე ნამდვილად არ არის! პოპულაციები სამუდამოდ არ რჩებიან დასაშვებ სიმჭიდროვეზე (K-ზე). გახსოვდეთ, რომ ეკოლოგია დინამიკური მეცნიერებაა, რომელიც ყოველთვის მოიცავს მუდმივად ცვლად ფაქტორებს, რომლებიც პოპულაციებსა და მათ ზრდაზე მოქმედებენ. ყველაზე სტაბილური პოპულაციების რიცხოვნობები K-ს მახლობლად ირხება, ნაცვლად იმისა, რომ მუდმივად ამ მაჩვენებელზე გაჩერდეს.start superscript, 4, end superscript
- მოსწავლეებს ზოგჯერ ჰგონიათ, რომ პოპულაციის ზრდის მოდელები მხოლოდ ექპონენციური ან ლოგისტიკურია... ეს ასე არ არის! პოპულაციის ზრდის სიჩქარეები ზრდის კანონზომიერების მხრივ მარტოოდენ ექსპონენციური ან ლოგისტიკური არ არის. პოპულაციის ზრდის მოდელები ექსპონენციური და ლოგისტიკური ზრდების დიაპაზონში მერყეობენ. ზრდის კანონზომიერები ხშირად ირხევიან წმინდად ექსპონენციურ და წმინდად ლოგისტიკურ ზრდებს შორის.
- მოსწავლეებს ზოგჯერ წარმოუდგენიათ, რომ პოპულაციების რიცხოვნობები ყოველთვის იზრდება. მიუხედავად ამისა, პოპულაციების რიცხოვნობები ყოველთვის არ იზრდება. ზოგჯერ პოპულაციაში მრავალი სერიოზული მიზეზია, რომელიც პოპულაციის რიცხოვნობის (N-ის) შემცირებას იწვევს. პოპულაციის რიცხოვნობის კლებას იწვევს უარყოფითი ზრდის სიჩქარე, რომელიც შეიძლება განაპირობოს მრავალმა ფაქტორმა, მათ შორის დაავადებამ, შიმშილობამ ან სტიქიურმა უბედურებამ, რომელიც დროის მოცემულ მონაკვეთში მრავალი ინდივიდის დახოცვას გამოიწვევს.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.