14.3. Demografia

14.3.1.

Modele dynamiki populacji:

osobniki(identyczne cząsteczki)->właściwości->parametry modelu



liczebność(zmienna)

Każdy osobnik ma własny program genetyczny, warunki środowiska i jest odrębnym przypadkiem. To
wszystko decyduje o:

-wzroście i dojrzałości płciowej

-tym, czy osobnik w ogóle przeżyje

Rozkład statystyczny przebiegu życia osobników w populacji opisuje losy osob. o podobnym genotypie w
sposób uśredniony(przeciętny).

14.3.2.

Ilu potomków zdolnych do rozrodu pozostawi po s obie przeciętny osobnik≈ile córek zastąpi przeciętną samicę.

Wskaźnik zastępowania(reprodukcji netto) R0 jest miarą sukcesu w przeżywaniu i reprodukcji. Jeżeli:



R

0

=1, każda samica zostawi dokładnie jedną córkę, liczebność populacji nie zmienia się



R

0

>1, każda samica pozostawi więcej niż jedną córkę, liczeb. popul. wzrasta



R

0

<1, każda samica pozostawi mniej niż jedną córkę, liczeb. popul. maleje

Łatwo jest obliczyć R

0

dla pokoleń nie zachodzących na siebie(gdy pokolenie rodzicielskie wydaje na świat

potomstwo i umiera) i wynosi ono:

R

0

=m × l, m=f × p => R

0

=f × p × l, gdzie: f: liczba młodych, p: frakcja samic, l: prawdopodobieństwo przeżycia

do momentu rozrodu

R

0

dla pokoleń zachodzących(np.. gdy samica żyje wiele lat, rozmnaża się wiele razy w sposób mniej lub

bardziej regularny) określamy przy użyciu tabel życia.

14.3.3.

Kohorta-grupa osobników równowiekowych(urodzonych w tym samym czasie), których przebieg życia
śledzimy.

Konstrukcję tabeli kohortowej możemy zacząć, znając:



liczbę(i wiek) osob. wymierających



strukturę wiekową populacji składającej się z kilku kohort(Z: struktura wiekowa, liczebność=constans)

Współczynniki takie jak: l, f, p są funkcjami czasu a czas jest dyskretny(podzielony na odcinki)

Okres życia możemy podzielić na klasy wiekowe(stadia rozwojowe)

Inne współczynniki pozwalające skonstruować tabelę:

-q: śmiertelność= d/l × 100, gdzie d: liczba osob. wymierających w danej klasie wiekowej, l: liczba osob.
dożywających początku klasy wieku

-L: średnia osob. żyjących w kolejnych klasach wiekowych

-T=Σ (L × t(czas))

-e: przeciętne dalsze trwanie życia=T/l

Współczynnik reprodukcji netto-Σ m × l

Współczynnik reprodukcji brutto-liczba potomstwa żeńskiego, które wyda samica dożywając do najstarszej
klasy wieku(Σ m).

Czas trwania pokolenia o strukturze niezachodzącej na siebie to średnia wieku wszystkich matek.

Czas trwania pokoleń zachodzących na siebie, obliczamy sumując wyrażenie x(klasa wieku) × m × l dla R0=1

Wartość reprodukcyjna(V)-przeciętna liczba potomstwa, które pozostawiły samice, które rzeczywiście
przystąpiły do rozrodu a obliczamy ją sumując iloczyn m × l

y

/l

x

, gdzie l

x

: prawdopodobieństwo dożycia do x-

klasy wieku, l

y

: prawdopodobieństwo dożycia do y-klasy wieku(następnej).

Tabela statyczna-tabela przeżywania populacji o strukturze wiekowej i liczebności ustabilizowanej(nie
zmieniającej się).

Krzywa przeżywania-wykres zależności l

x

(czas).

14.3.4.

Macierz projekcji konstruujemy w celu obrazowania zmian liczebności i struktury wiekowej w
populacji(kolejne klasy wieku wpisywane w kolumny-czytane od lewej do prawej).

Wektor kolumnowy-liczby osob. na początku danej klasy wieku(wpisane w wiersze-czytane od góry do dołu).
Macierz projekcji mnożymy przez wektor(klasę wieku-kolumna × liczebność-wiersz).

14.3.5.

Trzy różne wskaźniki określające tempo wzrostu populacji:



r: przyrost(zmiana liczebności w czasie)



r: przyrost młodych osob. w czasie odpowiadającym klasie wiekowej



λ: wartość własna macierzy a r = ln λ

14.4.

14.4.1

Tabele życia stanowią opis historii życia osobników z populacji-przeciętnego czasu życia i jego podziału na
fazy:



w których występuje największa śmiertelność



w których występuje najwyższa wartość reprodukcyjna

Cykl życiowy-kolejne fazy przeobrażeń w trakcie rozwoju osobników.

Historia życiowa-przebieg wydarzeń w życiu organizmu

Historia życiowa gatunku=styl życia, możemy wyodrębnić cechy(ilościowe):



wielkość, masa ciała



max. długość życia



wiek przystąpienia do rozrodu, ilość potomstwa w jednym epizodzie rozrodczym

Gat. semelparyczny-rozmnaża się tylko raz w życiu.

Gat. iteroparyczny-rozmnaża się wielokrotnie w ciągu życia.

Optymalizacja-wybór najlepszy z możliwych(z uwzględnieniem ograniczeń).

Strategie życiowe-grupy cech historii życiowych.

Jeżeli cechy dziedziczą się i wykazują zmienność to podlegają doborowi naturalnemu. Dobór utrwala te cechy,
które wraz z innymi zapewniają sukces reprodukcyjny(R

0

≥ 1).

Cechy historii życiowej kształtowane są przez:



ograniczenia fizyczne-np. grawitacja, temperatura denaturacji białek itp.



ograniczenia ewolucyjne-zmienność cech odziedziczonych i (w mniejszym stopniu)

zmienność mutacyjna.

Kompromis ewolucyjny-konkurowanie o zasoby lub czas, utrwalanie cechy zwiększającej
dostosowanie(kosztem innej cechy).

Strategie adaptacyjne wykazują dwie zasadnicze tendencje:



wyprodukowanie dużej ilości, małym kosztem(np. duża ilość potomstwa, z której tylko małą część
przeżyje)



inwestowanie długofalowe w małe ilości(np. jedno dziecko, ale dobrze "wyposażone" przez rodzica i
którym rodzic zajmuje się przez dłuższy okres)

14.4.2.

1) Śmiertelność

Każda strategia, aby miała szanse zostać utrwalona, powinna zapewniać co najmniej równowagę między
śmiertelnością a rozrodem.

Dobór naturalny faworyzuje te organizmy, które przeżywają i można będzie wykonać kopię genotypu
takiego(skutecznego) osobnika, nosiciela cech gwarantujących przeżycie.

Strategie minimalizujące zagrożenie śmiercią:



obronne: odporność(np. na patogeny), ucieczka, ukrywanie się przed drapieżnikami, opieka nad
potomstwem



przystępowanie do rozrodu jak najszybciej

2) Wielkość ciała

Duże rozmiary generalnie umożliwiają lepszą przeżywalność(większa inercja cieplna, większe przyswajanie
pokarmu, większe gromadzenie zasobów). "Wyprodukowanie" większego ciała wiąże się jednak z ogromnymi
nakładami energetycznymi a przede wszystkim wymaga czas u.

Z tego powodu więcej jest organizmów o małych rozmiarach ciała. Przy wysokim ryzyku śmierci, łatwiej jest
więc skrócić do minimum okres wzrostu i przystąpić do rozrodu jak najwcześniej.

Najlepszym rozwiązaniem byłoby osiągnąć duże rozmiary ciała ale czas wzrostu skrócić jak najbardziej

=>patrz. ssaki łożyskowe-początkowy okres rozwoju w organizmie rodzicielskim(który chroni i odżywia) a
następnie organizmy te pozostają pod opieką organizmu rodzicielskiego.