ЕКОЛОГІЧНА СТІЙКІСТЬ: ФАКТОРИ ТА ПРИКЛАДИ - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025

Опір навколишнього середовища є факторами , які разом обмежують зростання природної популяції. Вони можуть залежати від густоти населення, таких як конкуренція, хижацтво, паразитизм або якість навколишнього середовища. Вони також можуть бути незалежними від щільності, наприклад, катастроф або погодних сезонів.

За відсутності екологічних регуляторних факторів будь-яка природна популяція зростала б відповідно до свого біотичного потенціалу, експоненціально. Однак наслідки екологічної стійкості обмежують приріст населення, досягаючи балансу.

Хижацтво Щільно залежний фактор стійкості до навколишнього середовища Автор: www.flirck.com

Різні взаємодії між чинниками, що чинять екологічну стійкість у зростанні населення, породжують дуже різну динаміку населення.

Населення зазвичай досягають динамічної рівноваги, графічно представленої в кривих, що коливаються навколо величини рівноваги.

Що таке екологічна стійкість?

Найпростіша модель динаміки популяції передбачає, що за оптимальних екологічних умов кількість особин збільшується відповідно до біотичного потенціалу населення.

Іншими словами, темпи приросту на душу населення (r) завжди однакові, незалежно від чисельності населення. За цих умов зростання чисельності населення було б експоненціальним.

У природі популяції можуть рости експоненціально в початковій фазі, але вони не можуть підтримувати цю динаміку нескінченно. Існують фактори, які обмежують чи регулюють приріст цього населення. Сума цих факторів відома як екологічна стійкість.

Фактори, що чинять стійкість до навколишнього середовища, діють на зменшення темпів приросту на душу населення, коли населення наближається до оптимальних розмірів, більш відомих як вантажопідйомність.

Ця динаміка породжує логістичний ріст, який, як правило, досягає динамічної рівноваги, при стабільних періодичних коливаннях навколо вантажопідйомності (K).

Фактори екологічної стійкості

-Залежний залежність

Коли фактори, що створюють стійкість до навколишнього середовища, не залежать від щільності особин, вони, як кажуть, є щільно незалежними.

Деякі фактори, незалежні від густини, можуть періодично виникати з порами року, наприклад, пожежа, посуха, повінь або мороз. Вони втручаються в регулювання чисельності населення.

Створюючи періодично щорічно, вони здійснюють постійний селективний тиск, який часом породжує специфічні адаптації у людей, що дозволило їм підвищувати свою придатність та виживати рік за роком, незважаючи на його регулюючий ефект.

Інші наслідки, незалежні від випадкової щільності, такі як екстремальні зміни клімату, виверження вулканів та інші стихійні лиха, можуть призвести до нерівномірних змін чисельності населення. Вони не можуть утримувати чисельність населення на постійному рівні або в точці рівноваги.

-Залежної залежності

Якщо фактори, що регулюють приріст населення, залежать від щільності особин, то їх називають щільністю. Ці фактори можуть бути абіотичними або біотичними.

Абіотичні фактори

Абіотичні щільно залежні фактори екологічної стійкості - це ті, які виникають, коли збільшення чисельності популяції змінює фізико-хімічні умови середовища проживання.

Наприклад, висока щільність населення може генерувати накопичення шкідливих відходів, які знижують виживання або коефіцієнт розмноження особин.

Біотичні фактори

Біотичні фактори - це ті, що виникають у результаті взаємодії між особинами виду або різних видів. Наприклад, конкуренція, хижацтво та паразитизм.

Конкуренція

Конкуренція виникає, коли життєві ресурси, якими користуються особи одного і того ж чи різних видів, обмежені. Деякі обмежуючі ресурси можуть бути поживними речовинами, водою, територією, укриттями від хижаків, особи протилежної статі, світлом, серед інших.

Зі збільшенням чисельності населення доступність ресурсів на душу населення зменшується, тим самим знижуючи коефіцієнт відтворення людей та темпи зростання населення. Цей механізм породжує динаміку логістичного зростання.

Хижацтво

Хижацтво - це тип взаємодії між видами, завдяки якому особина одного виду (хижак) полює на особину іншого виду (здобич), щоб споживати її для їжі. При такому типі взаємодії щільність кожної сукупності здійснює регулювання з іншого боку.

Зі збільшенням чисельності популяції здобич збільшується, чисельність популяції хижаків збільшується завдяки наявності їжі. Але зі збільшенням щільності хижаків популяція здобичі зменшується через збільшення тиску хижаків.

Цей тип взаємодії породжує криві приросту населення, рівновага яких є динамічним. Статичний розмір населення не досягнуто в вантажопідйомності, але популяції постійно коливаються навколо цієї величини.

Паразитизм

Паразитизм - це взаємодія, за допомогою якої особина одного виду (паразит) отримує користь від особин іншого виду (господаря), спричиняючи зменшення ймовірності виживання чи розмноження. У цьому сенсі це також розглядається як механізм регулювання чисельності населення.

Взаємодія між паразитами і господарями може породжувати динаміку, подібну до хижаків і здобичі. Однак різноманітність видів взаємодій паразит-хазяїн у природі нескінченна, тому може бути сформована і більш складна динаміка.

-Взаємодії

У природі залежні та незалежні ефекти щільності взаємодіють у регуляції популяцій, створюючи велику різноманітність закономірностей.

Населення може бути близьким до вантажопідйомності залежними від щільності чинниками, і в підсумку зазнає різкого зниження через природну катастрофу, незалежну від щільності.

Приклади

Зростання бактерій

Коли в культуральне середовище засівають бактерії бактерій, можна спостерігати криву росту з чотирма фазами. У цій кривій можна чітко оцінити початковий експоненційний ріст та ефект від регулювання навколишнього середовища.

Спочатку очевидна стаціонарна фаза і, нарешті, ефект зменшення чисельності населення.

Під час першої фази адаптації бактерії не розмножуються, а натомість синтезують РНК, ферменти та інші молекули. Під час цієї фази не спостерігається приріст населення.

Крива росту бактерій. Автор: M • Komorniczak -talk-Ілюстрація: Michał Komorniczak Цей файл вийшов у Creative Commons 3.0. Атрибуція-ShareAlike (CC BY-SA 3.0) Якщо ви використовуєте на своєму веб-сайті чи у своїй публікації мої зображення (оригінальні чи модифіковані), вас просять надати мені дані: Michał Komorniczak (Польща) або Michal Komorniczak (Польща) .For Додаткову інформацію напишіть на мою електронну адресу: через Wikimedia Commons

На наступній фазі відбувається поділ клітин. Бактерії розмножуються бінарним синтезом, одна клітина ділиться на дві дочірні клітини.

Цей механізм породжує експоненціальний приріст, при якому чисельність населення збільшується вдвічі за кожен наступний період часу. Однак ця фаза не може тривати нескінченно, оскільки поживні речовини в навколишньому середовищі починають обмежуватись.

Третя фаза кривої - нерухома. Зменшення поживних речовин та накопичення токсинів призводять до зниження темпів приросту населення до досягнення постійного значення кількості бактерій. У цей момент швидкість вироблення нових бактерій врівноважується швидкістю загибелі бактерій.

У заключній фазі кривої спостерігається різке зменшення кількості бактерій. Це відбувається, коли всі поживні речовини в культуральному середовищі виснажені і бактерії гинуть.

Рись і зайці

Типовим прикладом регулювання популяції між популяціями хижака та здобичі є риси та зайці. Зменшення чисельності популяції зайців призводить до зменшення кількості рись.

Менша кількість рись знижує тиск хижацтва зайців і, в свою чергу, призводить до збільшення кількості рисі.

Важливо врахувати, що динаміка популяції зайців також опосередковується наявністю для них їжі.

Динаміка популяції, породжена регуляцією навколишнього середовища між рисьми (хижаками) та зайцями (здобиччю). Автор: CNX OpenStax, через Wikimedia Commons

Лемінги

Цікаве тематичне дослідження відбувається з Леммінгом у Гренландії. Популяція цих ссавців регулюється чотирма хижими видами: сова, лисиця, вид птаха та горностай (Mustela erminea).

Перші три - це умовно-патогенні хижаки, які харчуються лемінгами лише тоді, коли їх вдосталь. Поки горностай харчується виключно лемінгами.

Ця взаємодія між різними регуляторними факторами призводить до періодичних коливань у зростанні населення, які генерують чотирирічні цикли в лемінгах. Цю динаміку можна пояснити наступним чином.

Коли лемінги мають низький розмір популяції, на них полюють лише стої. Оскільки він має відносно низький хижацький тиск, він швидко збільшує чисельність популяції.

У міру збільшення популяції лемінгів опортуністичні хижаки починають полювати на них частіше. З іншого боку, крупи також збільшують чисельність населення, оскільки більша доступність їжі. Ця ситуація створює межу, залежну від щільності популяції лемінгів.

Збільшення чисельності хижих видів та чисельності їх популяцій породжує дуже сильний хижацький тиск на лемінги, викликаючи різке зменшення чисельності популяції.

Це зниження видобутку відображається на зменшенні чисельності популяції стосів у наступному році через зменшення кількості їжі, починаючи новий цикл.

Різниця з біотичним потенціалом

Біотичний потенціал - це максимальна здатність до приросту природної популяції в умовах оптимальних умов навколишнього середовища.

Наприклад, коли їжі в надлишку, умови навколишнього середовища вологість, pH та температура сприятливі, а їх особини не піддаються хижакам чи хворобам.

Теоретичний взаємозв'язок між біотичним потенціалом, стійкістю до навколишнього середовища та вантажопідйомністю. Змінено з: flickr.com/photos/internetarchivebookimages

Ця популяційна характеристика визначається репродуктивною здатністю особин (як правило, самок), тобто тим, скільки потомства воно здатне давати протягом усього життя, що залежить від віку першого розмноження, кількості дітей у кожній репродуктивній події та про частоту та кількість цих подій.

Біотичний потенціал населення обмежений стійкістю до навколишнього середовища. Взаємодія обох понять породжує вантажопідйомність.

Список літератури

1. Автори Вікіпедії Зростання бактерій. Вікіпедія, Вільна енциклопедія, 2018. Доступно на es.wikipedia.org.
2. Гастінг, А. 1997. Населення Біологія: поняття та моделі. Спрингер. 244 с.
3. Турчин, П. 1995. Глава 2: Регулювання чисельності населення: старі аргументи та новий синтез. В: Капучіно, Н. і Ціна PW Динаміка населення: нові підходи та синтез. Академічна преса. Лондон, Великобританія.
4. Тайлер Міллер-молодший та Скотт Е. Spoolman. 2009. Основи екології. 5 ^для редагування. Г. Тайлер Міллер-молодший та Скотт Е. Spoolman. 560 pp.
5. Автори Вікіпедії (2018 р., 11 грудня). Біотичний потенціал. У Вікіпедії, The Free Encyclopedia. Отримано 16:17, 22 грудня 2018 року, з en.wikipedia.org.