34. Fluktuacje liczebności populacji
W naturalnych populacjach ilość osobników nie utrzymuje się na stałym poziomie lecz podlega ciągłym zmianom. Zmiany te mogą mieć charakter oscylacji a więc cyklicznych zmian o charakterze możliwym do przewidzenia wokół pewnej wartości. Wartością tą jest pojemność środowiska którą definiujemy jako maksymalną liczbę osobników danej populacji którą jest w stanie przyjąć dane środowisko. Oscylacje mogą być dwojakiego rodzaju: oscylacje zanikające charakteryzujące się coraz mniejszą amplitudą wahań często obserwowane dla populacji zasiedlające nowe terytoria oraz oscylacje stałe charakteryzujące się stałą amplitudą oraz okresem. Jednakże najczęściej w przyrodzie nie występują oscylacje ale fluktuacje czyli zmiany liczebności populacji będące przypadkowymi, niedającymi się przewidzieć skokami.
Liczebność populacji zależy od kilku składowych a są to: rozrodczość, śmiertelność, imigracja, emigracja. Które razem można określić pod postacią przyrostu naturalnego.
PRZYROST NATURALNY = (rozrodczość + imigracja) - (śmiertelność + emigracja)
Ilość osobników która może utrzymać się w danym ekosystemie jest zależna od oporu środowiska (wszystkie czynniki zarówno biotyczne jak i abiotyczne ograniczające tempo rozrodu lub skracające życie np. brak pokarmu, brak miejsca do życia, zbyt duże zagęszczenie, obecność drapieżników).
Wyróżniamy zasadniczo 2 rodzaje zmiany liczebności:
Zmiany wywołane przypadkową zmiennością warunków środowiska
Zmiany zależne od zagęszczenia
Zmiany wywołane przypadkową zmiennością warunków środowiska
Zmiany te mają zawsze charakter nieprzewidywalnych fluktuacji. Niektóre czynniki środowiska np. warunki pogodowe są bardzo zmienne, zmienność ta pociąga za sobą zmiany wśród gatunków bardzo ściśle uzależnionych od tych warunków. Są to głównie gatunki małe i krótko żyjące. Przykładem mogą być glony planktonowe. To małe, krótko żyjące i zdolne do szybkiego rozmnażania organizmy, których fluktuacje są spowodowane głównie przez zmiany temperatury. Ogromne zmiany liczebności będą także wynikiem katastrof naturalnych tj. powodzie czy pożary.
Zmiany zależne od zagęszczenia
Populacja zasiedlając nowy obszar rozmnaża się w bardzo szybkim tempie, po pewnym czasie następuje spadek tego tempa ponieważ dochodzą do głosu czynniki zależne od zagęszczenia a więc konkurencja, brak pokarmu, brak miejsca do życia czy brak partnera seksualnego itp. To prowadzi do ustalenia pewnego stanu równowagi. Jednakże w większości przypadków jest to równowaga chwiejna podlegająca stałym zmianom. Często dochodzi do przekroczenia pojemności środowiska co powoduje nagły spadek liczby osobników na skutek wyczerpania zasobów. To powoduje odbudowę środowiska co z kolei indukuje przyrost naturalny i sytuacja zatacza koło. Zmiany takie mogą mieć charakter fluktuacji lecz zdarza się że są typem oscylacji. Przykładem takiej zmienności cyklicznej jest ćma żerująca na młodych pąkach modrzewia występująca w lasach Szwajcarii. Wiosną larwy owada atakują pędy, co objawia się skróceniem długości igieł w następnym roku to powoduje spadek jakości pokarmu i spadek liczebności populacji owada. To z kolei umożliwia poprawę kondycji drzewa (zwiększenie igieł), co za tym idzie poprawia się jakość pokarmu, której skutkiem jest wzrost liczebności owada. Specyficznym przykładem zmienności cyklicznej są także tzw. mysie lata zdarzające się średnio co 6-8 lat i identyfikujące się gwałtownym wzrostem liczby myszy i innych gryzoni.
Często reakcje jednego gatunku na zmiany środowiska bądź zmiany zagęszczenia drugiego gatunku nie są tak nagłe lecz występują z pewnym opóźnieniem. Opóźnienie czasowe reakcji zależnej od zagęszczenia może być powodem cykliczności dynamiki liczebności w układzie drapieżnik-ofiara. Klasycznym przykładem są oscylacje liczebności populacji rysi i zajęcy amerykańskich. Prosta interpretacja mówi nam że populacja drapieżnika o dużej liczebności wywiera silną presję na populację zajęcy, doprowadzając do znacznej redukcji liczebności, to skutkuje brakiem pokarmu, co staje się przyczynom zmniejszenia liczebności rysi. Spadek ten powoduje wzrost liczebności zajęcy i cykl taki powtarza się w rytmie 10-letnim. Przy czym poszczególne maksima i minima liczebności populacji są przesunięte względem siebie w czasie. Jednak w tym przypadku sprawa jest bardziej skomplikowana ponieważ liczebność zajęcy nie zależy tylko od ilości drapieżników ale także od ilości i jakości pokarmu którym się żywią w tym wypadku roślin. Taka sytuacja ma miejsce w większości przypadków ponieważ zależności pokarmowe między organizmami nie przyjmują formy prostych łańcuchów pokarmowych lecz postać rozbudowanych sieci troficznych w których danych organizm funkcjonuje jako ogniwo na różnym poziomie.
Podsumowując w naturze ciężko określić ścisłą zależność pomiędzy danymi elementami środowiska ponieważ wzajemnie się one zazębiają a obraz zależności dodatkowo utrudniają czynniki środowiska zewnętrznego chociażby katastrofy, powodując że nie jesteśmy w stanie w 100% określić czy dana zmiana liczebności jest skutkiem oddziaływań między organizmami czy środowiskiem lub też oba elementy się na siebie nakładają. A jeżeli tak to w jakich proporcjach.