13. Metody oceny liczebności i zagęszczenia; Dynamika populacji; strategie rozwoju
populacji; regulacja liczebności populacji (czynniki zależne i niezależne od zagęszczenia).
Liczebność populacji - liczba osobników tworzących populacje w danym czasie.
Zagęszczenie populacji - liczba osobników określonego gatunku przypadająca w danym czasie na jednostkę powierzchni lub objętości.
Metody oceny liczebności i zagęszczenia:
a)bezwzględne
- liczenie bezpośrednie osobników
- metody taksacyjne: taksacja pasowa (np. liczenie zająca), pędzenia próbne (np. sarna)
- metoda Lincolna-Petersona
- metoda kwadratów - w łękarstwie - liczymy rośliny w ramie o wymiarach np. 1m2 i odnosimy wynik do całości
b)względne
- metoda pułapkowa
- metoda liczenia odchodów
- metoda liczenia głosów
- na podstawie liczenia zwierząt upolowanych
- na podstawie wielkości połowów
- metoda liczenia na podstawie różnych śladów pozostawionych przez zwierzęta
Dynamika populacji - liczebność osobników określonego gatunku zasiedlających dany obszar oraz zmiany tej liczebności w czasie (śmiertelność, rozrodczość, imigracja, emigracja).
Strategie rozwoju populacji:
1. Wewnętrzne tempo wzrostu (rmax) - maksymalne tempo wzrostu jakie populacja danego gatunku może osiągnąć w idealnych warunkach, gdy zasobów jest pod dostatkiem, a zagęszczenie populacji jest niskie. Różne gatunki mają odmienne wewnętrzne tempo wzrostu. Zależy ono od kilku czynników:
- wieku rozpoczęcia reprodukcji
- długości okresu w życiu danego osobnika, gdy jest on zdolny do rozrodu
- liczby okresów reprodukcyjnych w czasie życia
- liczby potomstwa, które dany osobnik może wydać na świat w czasie każdego okresu reprodukcyjnego.
Z reguły gatunki o dużych rozmiarach ciała, np. wieloryby i słonie, cechuje najniższe wewnętrzne tempo wzrostu, mikroorganizmy natomiast - największe.
Jeżeli na wykresie przedstawimy zmiany liczebności populacji w czasie, zachodzące w optymalnych warunkach, to wykreślona krzywa będzie miała kształt litery J. Jest on charakterystyczny dla wykładniczego wzrostu liczebności, czyli coraz szybszego wzrostu wielkości populacji, do którego zachodzi wówczas, gdy optymalne warunki pozwalają na utrzymanie stałego tempa wzrostu per capita. Rosnąc w stosunku wykładniczym, populacja rośnie tym szybciej, im więcej liczy osobników.
2. Pojemność środowiska (K) - najliczniejsza populacja, jaką dane środowisko może utrzymać przez nieskończenie długi czas przy założeniu, że nie następują w nim żadne zmiany. W rzeczywistości pojemność środowiska jest wartością dynamiczną i zmienia się na skutek zmian zachodzących w środowisku. Na przykład długotrwała susza może spowodować spadek ilości roślinności występującej w danym rejonie, co z kolei może za sobą pociągnąć obniżenie pojemności środowiskowej dla saren i innych roślinożerców żyjących w tym środowisku.
Jeśli na wykresie przedstawimy zmiany liczebności populacji zachodzące w długim okresie czasu i pod wpływem oddziaływania czynników środowiskowych, krzywa przybierze kształt litery S. Świadczy on o tym, że w początkowym stadium populacja rośnie w stosunku wykładniczym, a dopiero w miarę zbliżania się do poziomu pojemności środowiskowej następuje wyhamowanie wzrostu liczebności osobników w populacji. Krzywą wzrostu w kształcie litery S, określaną także jako logistyczny wzrost liczebności, można wyrazić za pomocą zmodyfikowanego równania tempa wzrostu populacji zwanego równaniem logistycznym. Model logistyczny został opracowany w calu wyjaśnienia wzrostu w populacjach rozmnażających się w sposób ciągły. Istnieją też podobne modele dla populacji, które rozmnażają się tylko w określonych sezonach rozrodczych. Model logistyczny służy do opisu populacji rosnącej od niewielkiej liczby osobników do większej ich liczby, ograniczonej ostatecznie przez środowisko.
Czynnik zależny od zagęszczenia - jeżeli zmiana zagęszczenia danej populacji powoduje zmianę siły oddziaływania czynnika środowiskowego na tę populację to jest to czynnik zależny od zagęszczenia. W miarę jak zagęszczenie danej populacji rośnie, czynniki zależne od zagęszczenia wyhamowują tempo jej wzrostu, zwiększając śmiertelność i/lub zmniejszając rozrodczość. Skutki działania czynników zależnych od zagęszczenia na tempo wzrostu populacji nasilają się wraz ze wzrostem zagęszczenia populacji. Czynniki te wykazują tendencję do utrzymania liczebności populacji na względnie stałym poziomie, zbliżonym do pojemności środowiska, są one także przykładem ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Czynniki zależne od zagęszczenia:
1. Drapieżnictwo - kiedy wzrasta zagęszczenie populacji, drapieżnikom jest łatwiej schwytać ofiarę.
2. Choroby - gdy zagęszczenie populacji jest wysokie, należące do niej osobniki częściej się ze sobą stykają i w związku z tym zwiększa się prawdopodobieństwo przenoszenia przez nie pasożytów i chorób zakaźnych.
3. Konkurencja - wraz ze wzrostem zagęszczenia wzrasta konkurencja o zasoby, takie jak przestrzeń życiowa, pożywienie, schronienie, woda, związki mineralne i światło słoneczne. W końcu dochodzi do sytuacji, gdy wiele osobników nie może zdobyć niezbędnej ilości tych zasobów, których w środowisku jest najmniej.
Przy większym zagęszczeniu populacji omawiane czynniki powodują wzrost śmiertelności i/lub obniżają rozrodczość, jeszcze bardziej hamując dalszy wzrost populacji. Gdy populacja maleje, zachodzą zjawiska odwrotne.
Czynniki niezależne od zagęszczenia - wszystkie czynniki wpływające na liczebność danej populacji, których oddziaływanie nie jest uzależnione od zmian w jej zagęszczeniu. Z reguły są to czynniki abiotyczne. Przykładem takich czynników są losowe zjawiska klimatyczne, które redukują liczebność populacji. Ich wpływ na zagęszczenie populacji jest zazwyczaj niemożliwy do przewidzenia. Na przykład ostry mróz, burza śnieżna czy huragan mogą powodować nagły spadek liczebności osobników w populacjach wykazujących niska odporność na takie warunki, i to bez względu na wielkość tych populacji.
Źródło: E.P.Solomon, L.R. Berg, D. W. Martin, “Biologia”, Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2007, ISBN 987-83-7073-412-1