STRUKTURA PRZESTRZENNA POPULACJI

* terytoria osobnicze (rewiry) – powierzchnie zajmowane i stale bądź okresowo bronione przez osobniki tworzące populację

* wielkość rewirów zależy od właściwości biologicznych gatunku, ukształtowania powierzchni terenu, warunków klimatycznych i wielu innych czynników

* część rewirów może się na siebie nakładać (ze względu na ograniczoną pojemność środowiska)

* areał przestrzenny populacji – zsumowana powierzchnia rewirów

* zasięg – obszar zajmowany przez gatunek, którego granice wyznaczają areały wszystkich populacji danego gatunku

* rozmieszczenie – specyficzny rozkład przestrzenny osobników w obrębie areału zajmowanego przez populację

ROZMIESZCZENIE SKUPISKOWE

* spotykane najczęściej w dojrzałych (w pełni ukształtowanych) ekosystemach

* zalety skupiskowości
- ułatwienie w wyszukiwaniu pokarmu

- ułatwienie w opiece nad potomstwem
- wzajemne ostrzeganie się przed niebezpieczeństwem

- solidna obrona
~ duże stada ptaków albo ławice potrafią zdezorientować potencjalne drapieżniki

(np. krogulec łatwo pochwyci samotnego szpaka, ale nie zaatakuje całej grupy)
- sprzyjający sposób rozrodu (w skupieniach rosną ciężkonasienne dęby i buki oraz

rozmnażające się wegetatywnie topole białe i stokrotki)
* wady skupiskowości

- konkurencja o wodę (szczególnie silna u roślin)
- konkurencja o przestrzeń życiową

- konkurencja o pokarm i światło
- czynnik stresujący (dla kręgowców stałocieplnych, szczególnie ssaków)

* przejawy tendencji skupiskowej
- stada u dużych ruchliwych zwierząt (renifery w Arktyce, antylopy Gnu w Afryce,

szpaki w Polsce)
- ławice u ryb (dorsz, śledź)

- owady społeczne
- kolonie koralowców

- skupiska drzew
* zasada Alleego – zarówno przegęszczenie populacji, jak i niedogęszczenie mogą

działać na populację ograniczająco
- wielkie skupiska ludzi

~ im większe miasto i im więcej mieszkańców, tym większy poziom stresu
~ zakłócenia komunikacji społecznej

~ większa liczba ataków agresji i nerwic

ROZMIESZCZENIE LOSOWE

* występuje rzadziej niż skupiskowe
- duża nieregularność występowania osobników (w

niektórych częściach areału przestrzennego populacji
nie ma ich wcale, w innych jest niewiele, czasem

można natknąć się na spore skupiska)
* liczne bezkręgowce (większość pająków, wijów oraz

pasożyty)
* wady

- zwierzęta te najczęściej znajdują swoje ofiary lub
żywicieli przypadkowo

- problem przemieszczania na większe odległości
(wędrówki młodych pająków sieciowych w lesie zależą

od kierunku i siły wiatru)
- sposób rozlokowania (u chitonów w strefie

przybrzeżnej decyduje o nim ukształtowanie podłoża)

ROZMIESZCZENIE RÓWNOMIERNE

* jest rzadkością w przyrodzie
- odległości pomiędzy poszczególnymi

osobnikami populacji są mniej więcej równe
* w warunkach naturalnych taką strukturę

przestrzenną najczęściej stwierdza się w
siedliskach jednorodnych i tam, gdzie

napięcia konkurencyjne są bardzo duże
* na pustyniach piaszczystych zdarza się, że

kaktusy rosną w wyjątkowo regularnych
odstępach (jest to skutkiem ostrej konkurencji

o wodę, gdy każdy dorosły osobnik kontroluje
swoim systemem korzeniowym określony,

podobny obszar wokół siebie, wydziela do
podłoża substancje hamując rozwój innych

roślin)
* cechuje często zwierzęta wykazujące stale

lub okresowo silny terytorializm
- ryby raf koralowych

- tygrysy w dżungli
* w warunkach naturalnych rozmieszczenie

prawie nigdy nie jest idealnie równomierne
* w biocenozach sztucznych (sadach,

młodnikach sosnowych) regularne odległości
pomiędzy osobnikami są wynikiem

zamierzonych działań człowieka

STOSUNKI LICZBOWE

* ze strukturą przestrzenną wiąże się bezpośrednio jej liczebność i zagęszczenie

* liczebność – liczba osobników tworzących daną populację, nie będąca wartością stałą (zawsze waha się pomiędzy dolną a górną granicą

wielkości populacji – nazywamy to oscylacjami populacji)

- zależy od wielu czynników

~ gatunku (jego konstytucji biologicznej)

~ zajmowanego poziomu troficznego

~ warunków środowiska

- jej określenie jest trudne ze względów technicznych

* zagęszczenie – liczba osobników danej populacji przypadająca na jednostkę powierzchni (zwykle na m

2

lub ha, dla organizmów glebowych i

wodnych na jednostkę objętości, np. dm

3

)

- u dużych osobników jest z zasady mniejsze niż u małych (sosna – czarna jagoda, myszy leśne – zające)

- u roślin jest większe niż u roślinożerców

- najmniejsze jest u drapieżników

- zależy od

~ poziomu troficznego

~ ilości dostępnej energii

* wyróżniamy trzy główne mechanizmy regulacji liczebności

ROZRODCZOŚĆ

* liczba młodych osobników urodzonych w jednostce
czasu (zwykle w ciągu roku)

* czynniki warunkujące:
- maksymalna rozrodczość populacji (teoretyczna

zdolność do wydawania potomstwa)
~ jeżeli warunki ekologiczne są idealne to jedynym

ograniczeniem takiej rozrodczości są biologiczne
możliwości osobników danego gatunku

~ w warunkach naturalnych występuje bardzo rzadko
- opór środowiska (tworzony przez wszystkie

możliwe czynniki abiotyczne/nieożywione i
biotyczne/ożywione)

~ ograniczenia tempa rozrodu (przez niedobór
jakiegoś pierwiastka, wody lub pokarmu, nadmierne

przegęszczenie, obecność drapieżników i pasożytów)
* rozrodczość rzeczywista/ekologiczna

- wynik oddziaływania obu czynników
- występuje w warunkach naturalnych

* rozrodczość maksymalna + (opór
środowiska) = rozrodczość rzeczywista

ŚMIERTELNOŚĆ

* liczba osobników populacji ginących w jednostce
czasu

* czynniki warunkujące:
- śmiertelność minimalna (wynika z

zaprogramowanej genetycznie maksymalnej długości
życia)

~ jeśli warunki ekologiczne są idealne, to osobniki
wymierają tylko ze starości

~ zdarza się jedynie w warunkach sztucznych
(hodowle, ZOO)

* opór środowiska (zespół wszystkich czynników,
które skracają czas życia osobników w populacji)

~ ataki drapieżników i pasożytów
~ niedobór pokarmu

~ przegęszczenie
~ walki między osobnikami o partnera płciowego

* śmiertelność ekologiczna
- prawie zawsze większa niż minimalna

- występuje w warunkach naturalnych
* śmiertelność minimalna + (opór środowiska) =

śmiertelność rzeczywista

MIGRACJE

* emigracja - wywędrowywanie

osobników poza areał
przestrzenny populacji

* imigracja – przybywanie
osobników z innych populacji

KRZYWE PRZEŻYWANIA

* opisują śmiertelność

* sporządzane na podstawie

długich obserwacji

KRZYWA WYPUKŁA

* charakterystyczna dla mało

liczebnych gatunków zwierząt o
znacznych rozmiarach, które dużo

energii zużywają na opiekę nad
potomstwem

* słonie, nosorożce, człowiek
współczesny

* analiza
- w takich populacjach śmiertelność jest

niewielka we wczesnym okresie życia,
później spada prawie do zera i dopiero

wśród starych osobników rośnie
gwałtownie

KRZYWA WKLĘSŁA

* charakterystyczna głównie dla organizmów

wydających na świat bardzo liczne potomstwo,
najczęściej pozbawione opieki rodzicielskiej

* tasiemce, przywry, małże, pasikoniki, sardynki,
śledzie, większość żab i drobnych gryzoni

(chociaż opiekują się potomstwem)
* większość roślin, np. buk czy dąb (z

dziesiątków tys nasion wysiewanych co roku,
kiełkuje kilkaset i tylko jedna siewka na kilka lat

ma szansę rozwinąć się w dojrzałe drzewo
* analiza

- śmiertelność osobników spada w miarę lat życia
(we wczesnym okresie jest największa)

KRZYWA ESOWATA

* pszczoły, mrówki, ptaki śpiewające,

większe gryzonie, ssaki kopytne
* analiza

- śmiertelność jest duża wśród młodych
osobników, stopniowo maleje u dorosłych i

ponownie narasta w czasie starzenia
- poszczególne gatunki mogą różnić się

stopniem nachylenia krzywej (jej postać
może zbliżać się do wypukłej – bawół

afrykański, lub do wklęsłej – wróbel)

KRZYWA SCHODKOWATA

* cechuje organizmy, których

przeżywalność silnie zmienia się w
kolejnych stadiach życiowych

* owady z przeobrażeniem zupełny (np.
motyle)

* analiza
- ich śmiertelność jest bardzo duża w fazie

złożonych jaja, a także w czasie linienia i
wśród krótko żyjących osobników

dorosłych
- obniżenie śmiertelności następuje w

stadiach młodocianych (juwenilnych)
gąsienic i poczwarek

KRZYWA JEDNOSTAJNIE

NACHYLONA

* organizmy z brakiem zależności
śmiertelności od stadium

życiowego (wymieranie jest stałe)
* jamochłony rozmnażające się przez

pączkowanie (np. stułbia) – badania
przeprowadzono w warunkach

sztucznych

PRZYROST NATURALNY

* otrzymany po zbilansowaniu rozrodczości, śmiertelności i migracji

* (rozrodczość ekologiczna + imigracja) – (śmiertelność ekologiczna + emigracja) = przyrost naturalny

KRZYWA WZROSTU POPULACJI

* obrazuje przyrost naturalny

* przykład
- gdy populacja zasiedla nowe,

korzystne terytorium, zwykle
rozrodczość jest bliska maksymalnej,

a śmiertelność ekologiczna bliska
minimalnej

- wówczas następuje gwałtowny,
wykładniczy wzrost liczebności takiej

populacji
- niemal zawsze wraz ze wzrostem

liczby osobników i zagęszczenia,
tempo przyrostu liczby osobników

maleje, ponieważ rośnie opór
środowiska

- w pewnym momencie osiągnięty
zostaje stan dynamicznej równowagi

liczebności i populacja stabilizuje się
* wyjątkiem od tej reguły jest

populacja człowieka

EKSPLOZJA DEMOGRAFICZNA

* do połowy 18 wieku przyrost naturalny

był niewielki i niezbyt zagrażał
środowisku

* postęp medycyny i nauk technicznych
doprowadziły do radykalnego spadku

śmiertelności, któremu nie towarzyszył
jednocześnie spadek rozrodczości

* stan taki musiał się skończyć
eksplozją demograficzną

* stan współczesny
- liczebność naszej populacji znacznie

przekroczyła pojemność środowiska, ale
przyrost naturalny nie został

zahamowany
- w krajach zamożniejszych przyrost

naturalny spada i liczebność populacji
stabilizuje się na względnie niskim

poziomie (w tym w Polsce)
- sytuacja biednych państw

afrykańskich i azjatyckich jest
alarmująca (największy przyrost

naturalny jest a Afryce)

FLUKTUACJE LICZEBNOŚCI

* zmieniająca się rozrodczość i śmiertelność powodują, że

naturalne, pozornie ustabilizowane populacje ulegają
fluktuacjom liczebności

- częstość oraz skala ich występowania są różne i zależne
od bardzo wielu okoliczności

* konkretnym przykładem są cykliczne wahania
liczebności populacji zająca bielaka i rysia w Kanadzie

- rysie jako drapieżniki nie są w stanie w wielkim stopniu
ograniczać populacji zajęcy

- populacja drapieżnika zmienia swoją liczebność tak jak
populacja ofiary

- wahania liczebności zajęcy są powodowane dostępnością
jadalnych pędów roślin

~ w niektórych latach było ich dużo i liczebność zajęcy
szybko rosła

~ intensywne podgryzanie roślin powodowało odkładanie
w młodych gałązkach trujących związków fenolowych

~ gdy liczebność zajęcy osiągnęła maksimum, ilość
jadalnych gałązek zmniejszyła się niemal do zera

~ wzrosła więc śmiertelność i populacja roślinożercy
uległa załamaniu

~ mała liczba zajęcy była w stanie obgryźć jedynie drobną
część gałązek, przez co inne gałązki rozwijały się bez

przeszkód i nie zawierały żadnych trucizn
* po kilku latach załamania liczba zajęcy mogła ponownie

szybko wzrosnąć, a wraz z nią liczba rysi
* w ten sposób cykl powtarzał się regularnie przez

wiele lat (badania od 1845r)

STRUKTURA WIEKOWA I PŁCIOWA

* struktura wiekowa – udział różnych grup wiekowych w populacji

- z jednej strony dość stała cecha gatunkowa
- z drugiej strony podlega silnym wpływom wielu czynników (rozrodczość, strategia rozrodu, śmiertelność)

- ocena rozkładu wiekowego osobników dostarcza informacji o aktualnej kondycji danej populacji
- badanie struktury wiekowej powinno obejmować dłuższe okresy

* w życiu każdego osobnika wyróżniamy trzy podstawowe okresy rozwoju: przedrozrodczy, rozrodczy i porozrodczy
* osobniki w populacji możemy pogrupować na: młodociane, dojrzałe i starzejące się (liczba klas może byś jednak większa, w zależności

od tego, jak szczegółowe przyjmuje się kryteria pomiaru wieku)
* jeśli osobniki w poszczególnych klasach zostały zliczone, wyniki można przedstawić w postaci piramid wieku

* jeżeli w czasie obliczania struktury wiekowej populacji uwzględnimy liczebność osobników różnej płci, można mówić o ustalaniu struktury
płciowej populacji

* dane dotyczące struktury wiekowej i płciowej, odniesione do ogólnych właściwości gatunku umożliwiają ocenę stanu populacji
- populacja ustabilizowana, zdolna do przetrwania – więcej młodocianych, średnia liczba dorosłych i malejąca osobników starszych

- populacja wymierająca – istnieją poważne zaburzenia (np. rozrodczości), będące wynikiem niewielkiego udziału osobników w wieku
przedrozrodczym