Что изучает демэкология в биологии

Демэкология: что это, особенности, основные законы

Все организмы одного вида, которые проживают в определенном сообществе в конкретном месте именуются в биологической науке популяцией. 

Границы географии популяции очень просто зафиксировать для части видов, тогда как для других — это сделать очень сложно. К примеру, представители растительного и животного миров, которые проживают на островах, обладают ареалом обитания, ограниченный площадью острова. С другой стороны, часть видов распространяется на большой территории, а у некоторых локальных популяций очень сложно определить их ареал обитания. Также в биологии популяции делятся на: 

• закрытые, то есть такие, которые находятся в изоляции от популяций этого же вида и не могут обмениваться с ними; 
• открытые, то есть такие, которые могут вступать в разные по своей сути взаимосвязи с популяциями этого же вида. 

В популяцию входят все особи разного возраста: как молодые, так и взрослые. В огромном количестве популяций доминантной группой являются особи в молодом возрасте и пожилые. Анализ количества особей разных возрастов и этапов созревания формирует демографическую структуру популяции. Численностью называют обобщенное количество особей в популяции, а плотностью именуется то, как плотно данные особи проживают друг к другу. 

Географическая область проживания популяции обладает рубежами, которые формируются физическими лимитами, что способен перенести этот вид вроде уровня температуры (не все животные могут жить в жаре), и влиянием на этот вид другого вида на этой территории. Экологи, которые занимаются популяцией, изначально анализируют колебания в области численности популяции в рамках временного промежутка, причем неважно — растет, уменьшается или не изменяется количество популяции со временем. 

Можно говорить о том, что демэкология — экологическая область, которая исследует колебания видовых популяций, а также тем, каким образом данные популяции вступают во взаимодействие с природой, к примеру, посредством индексов рождаемости и смертности, миграции. Данная научная дисциплина крайне значима для охранной биологии, в особенности в процессе оценки уровня жизнеспособности видовой популяции. Эта оценка способствует созданию прогнозов на то, насколько возможно сохранить вид на конкретном участке ареала. Демэкология считается лишь отраслью биологии, тем не менее, это объект исследования математиков и социологов, которые исследуют изменения количества населения. 

История демэкологии

Еще в 20 веке экология поделилась на две подгруппы: 

1. Аутоэкология. Исследование конкретных виды в отношении к внешней среде. 
2. Синэкология. Исследование видовых групп в отношении к внешней среде. 

Биолог американского происхождения Юджин Одум во второй половине 20 века сделал предложение поделить синэкологию на: 

• демэкологию; 
• экологию сообществ; 
• экологию экологических систем. 

При этом предлагалось переименовать в видовую экологию аутоэкологию. У него так экология стала подразделяться на четыре группы. 

Понятие экологии популяции было введено Эдвардом Уилсоном, экологом из Америки в 1971 году. Он применил его в процессе исследования колебаний численности населения на примере моделей аналитики и математики. 

Для чего нужна демэкология

Демэкология занимается исследованием факторов, влияющих на популяцию, в том числе изучает вопросы каким образом и из-за чего популяция трансформируется. У демэкологии имеется большой инструментарий и глубокая теоретическая основа для того, чтобы исследовать колебания численности населения, регулировать и отслеживать изменения. Увеличение количества популяции является очень важной характеристикой для всех экологов популяции и считается значимой проблемой 21 века. 

Предметом демэкологии являются все популяции в мире, в том числе мелкие организмы вроде бактерий, виды, которые созданы в научных лабораториях и т.д. Демэкология также занимается исследованием истории жизни организма, то есть изучением базовых событий, которые связаны с ростом, трансформацией, размножением и способами выживания организма. Истории жизни у разных видов разнятся. 

Исследование экологии популяции включает осознание, характеризацию и создание прогнозов расселения видов. Так, демэкология способна ответить на вопросы, из-за чего некоторые животные могут жить только в конкретных районах и почему они не могут выйти за их границы. 

Исследование популяций

Популяции являются сообществами групп и обладают некоторым количеством особых характеристик, что не свойственны всем индивидам по отдельности. Представители одной популяции могут влиять друг на друга также, как и природные факторы или иные организмы, которые проживают на этой же территории. Все типы коммуникации, которые характерны для отношений между видами могут проявляться в популяциях, однако самыми распространенными считаются отношения конкуренции или отношения, которые приносят выгоду двум видам сразу. 

Колебания численности происходят на основе этих факторов: 

• рождаемости; 
• смертности; 
• миграции (как из, так и в). 

Методы исследования популяционной экологии

Приведем простой пример для понимания того, как нужно работать популяционному экологу: специалисту нужно исследования разные популяции тюленей, которые обитают в Белом море. Основная задача специалистов — дать ответы на вопросы, которые связаны с экологией популяции тюленей в данном море. С самого начала необходимо понять, какое количество особей в популяции. Нужно рассчитать абсолютно всех особей, которые проживают в исследуемом ареале. Если в море будет найдено 40 тысяч тюленей, тогда общая численность их популяции будет эквивалентна 40 тысячам. 

Нередко важным вопросом для исследования становится не только количество особей в популяции, но и вопрос их распределения по определенному ареалу. В данном случае необходимо найти ответы на такие вопросы, как: 

• каким образом происходит распределение популяции в рамках конкретной территории; 
• большое ли количество тюленей, которые проживают в крайней близости друг с другом в рамках одного ареала, или же распределение особей происходит равномерно. 

Для того чтобы дать ответы на все эти вопросы, специалист обязан рассчитать плотность популяции или число тюленей на единицу территории. Для понимания разных существующих вариантом распределения популяции в рамках одного ареала, эколог имеет право сфокусироваться на том, как расселяется популяция или какой характер распределения тюленей в пределах популяции. В рамках экологии особи распределяются посредством трех базовых способов: 

• равномерно; 
• случайно; 
• сгруппировано. 

Нередко распределение особей в рамках популяции дает огромное количество данных о том, каким образом происходит взаимодействие особей друг с другом и с природой. Намного больше, чем обычное исследование плотности популяции. Плюсом к данным о плотности и характеристикам популяции для исследования берут такой факт как изменение численности популяции со временем. Он является крайне значимым в популяционной экологии. Очень важно понимать, что экология считается исследованием в динамике, то есть предполагает исследование трансформаций, которые происходят с группами живых существ и того, каким образом данные трансформации воздействуют на непрерывное взаимодействие организмов с различными средовыми факторами. 

Специалисты в экологии применяют самые разные методы математики для того, чтобы создавать модели для отслеживания изменений в популяции (каким образом они изменяются по размеру, характеристикам и т.д.). В случае положительной динамики роста темпы увеличения численности на одну особь не изменяются вне зависимости от количества популяции, в итоге она начинает расти стремительнее в соответствии с тем, как начинает расти. В окружающей среде численность населения способна увеличиваться по экспоненте на протяжении долгого количества времени, однако в итоге будет лимитировано из-за вопроса доступа к ресурсам.  

В случае логистического увеличения темпы роста на одну особь, наоборот, уменьшаются по мере того, как численность популяции доходит до максимальной отметки. Такой рост лимитирован ресурсами природы вроде пропускной способности. Рост по экспоненте формирует кривую в форме J, а логистический рост формирует кривую в форме S. 

В реальности рост по экспоненте очень непросто поддержать надолго для любого типа популяции (в том числе и зайцы), потому что все ресурсы в природе лимитированы. Если же ресурсы имеют ограничения, то тогда какие изменения будут наблюдаться в популяции зайцев после того, как они столкнуться с природными лимитами? Для ответа на данный вопрос необходимо применить другую модель роста, которую применяют экологи. Это логистическая модель. 

В рамках данной модели популяция начинается выравнивать рост по экспоненте из-за того, что сталкивается с лимитированностью ресурсов. Кроме того, форма графика, что до этого имела форму J изменится на кривую в форме S на графике, который отражает рост численности населения. 

Что формирует равномерность увеличения численности населения

В экологии популяции есть такое понятие как пропускная способность, которая обозначается в качестве ККК. Этот показатель является максимально возможной численностью популяции в соответствии с существующими ресурсами природы. В момент, когда пропускная способность достигается, численность населения начинает колебаться в ее рамках. Обычно периодами численность становится либо больше, либо меньше установленной ККК численности — все зависит от количества ресурсов, которые есть в окружающей среде. 

Управление увеличением численности населения

В рамках логистической модели роста численности постоянно будет наблюдаться сопротивление увеличению населения, в особенности в моменты, когда вид преодолевает пределы пропускной способности. В данном случае эколог популяции должен понять, какие конкретно факторы воздействуют на величину и темпы роста популяции видов. 

Так, например, на рост численности популяции кроликов воздействуют такие факторы, как: 

• факторы, которые зависят от того, какова плотность заселения — чем меньше плотность, тем сильнее будет наблюдаться рост; 
• факторы, которые не зависят от того, какова плотность заселения — рост происходит вне зависимости от плотности сообщества. 

Факторы, которые находятся в зависимости от плотности: 

1. Конкуренция. Если популяция испытывает перенаселение, то рост плотности популяции приведет к росту конкурентной борьбы за различные ресурсы, что может способствовать снижению количества популяции. Так, например, большое количество зайцев на одной территории приведет к тому, что конкуренция за лимитированные ресурсы будет огромна. 
2. Развитие хищников. Как только численность особей, которые являются добычей, растет, хищникам становится намного проще питаться представителями данной популяции. Так, например, большое количество зайцев на одной территории приводит к тому, что они становятся более простой целью для хищных животных. 
3. Развитие болезней. В больших по плотности популяциях различные болезни способны распространяться с большой скоростью, что может спровоцировать снижение количества численности вида. Так, например, большое количество зайцев на одной территории приводит к тому, что становится больше организмов для заражения бактериями и вирусами. 

Факторы, на которых не влияет категория плотности, бывают различными по своей сути. Большое количество факторов неживой природы воздействует на уровень смертности населения вне зависимости от того, какова ее плотность. Так, например, это факторы погодных условий, катастрофы, загрязнения природы и т.д. Конкретная особь может умереть после того как его накроет цунами, например, на той территории, на которой он проживает. Причем неважно в данном случае, какое количество особей будет вместе с ним в данной области в момент прихода цунами. Шанс выжить для этой особи будет равным вне зависимости от плотности популяции — и это пример того, как работают факторы без зависимости от плотности населения. 

Ошибкой будет думать, что сразу же после достижения популяцией собственной пропускной способности численность ее не изменяется. Численность популяции не фиксируется только на уровне пропускной способности. Все факторы все время изменяются, что воздействует на численность населения и темпы ее роста. Самое стабильное количество населения показывает колебания в области стандартных показателей ККК. 

К тому же, численность вида не постоянно показывает рост. В некоторых случаях популяция может переживать трудные времени, в которых численность населения снижается. Снижение уровня численности популяции спровоцировано негативными темпами роста. Они, в свою очередь, вызываются разными факторами вроде болезней, голода, природных катастроф — все они ведут к массовым смертям в некотором промежутке времени.