Популяцийн экологи нь тухайн зүйлийн популяцийн динамик, тэдгээр популяци нь хүрээлэн буй орчинтой хэрхэн харьцаж байгааг судалдаг экологийн салбар юм. Энэ нь тухайн зүйлийн популяцийн хэмжээ цаг хугацаа, орон зайд хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Энэ нэр томьёо нь популяцийн биологи эсвэл популяцийн динамиктай солигдох байдлаар хэрэглэгддэг. Тэрээр мөн оршин тогтнохын төлөөх тэмцлийн төрлүүдийг ихэвчлэн дүрсэлдэг. Байгалийн шалгарлын улмаас хамгийн их дасан зохицсон бодгальуудын тоо нэмэгддэг.
Биологийн хувьд популяци гэдэг нь нэг нутаг дэвсгэрт амьдардаг тодорхой зүйлийн эсвэл түүний тодорхой тооны төлөөлөгчдийн тархалтын зэрэг юм.
Түүх
Энэ бүхэн яаж эхэлсэн бэ? Хүн амын экологийн хөгжил нь хүн ам зүй, өнөөгийн амьдралын хүснэгттэй ихээхэн холбоотой байдаг. Энэ хэсэг нь орчин үеийн байгаль орчны нөхцөлд маш чухал юм.
Хүн амын экологи нь байгаль хамгаалах биологид, ялангуяа энэ үед чухал ач холбогдолтойТухайн зүйлийн амьдрах орчинд урт хугацааны туршид үлдэх магадлалыг урьдчилан таамаглах популяцийн амьдрах чадварын шинжилгээ (PVA) боловсруулах. Хэдийгээр энэ экологи нь биологийн дэд зүйл боловч хүн амын динамикийн чиглэлээр ажилладаг математикч, статистикчдад сонирхолтой асуудлуудыг өгдөг. Биологийн хувьд популяци нь гол нэр томъёоны нэг юм.
Загвар
Аливаа шинжлэх ухааны нэгэн адил экологи загвар ашигладаг. Хүн амын өөрчлөлтийн хялбаршуулсан загварууд нь ихэвчлэн нас баралт, төрөлт, цагаачлал, цагаачлал зэрэг дөрвөн үндсэн хувьсагчаас (хүн ам зүйн дөрвөн үйл явц) эхэлдэг. Хүн ам зүйн байдал, хүн амын хувьслын өөрчлөлтийг тооцоолоход ашигладаг математик загварууд нь гадны нөлөөлөл байхгүй гэж үздэг. “… хэд хэдэн өрсөлдөгч таамаглалууд нэгэн зэрэг өгөгдөлтэй мөргөлдөх үед” загварууд математикийн хувьд илүү төвөгтэй байж болно.
Геометрийн популяцийн тодорхой шинж чанарыг математик аргаар гаргаж авахын тулд популяцийн хөгжлийн аль ч загварыг ашиглаж болно. Геометрийн өсөлттэй популяци гэдэг нь үржлийн үе нь давхцдаггүй популяци юм. Үе бүрт үр дүнтэй популяцийн тоо (болон нутаг дэвсгэр) байдаг бөгөөд үүнийг Не гэж тэмдэглэсэн байдаг бөгөөд энэ нь нөхөн үржихүйн аль ч үед үржих боломжтой, үржих чадвартай популяцийн тоо юм. Юунаас болж санаа зовж байна.
Сонголтын онол r/K
Хүн амын экологийн чухал ойлголт бол r/K сонголтын онол юм. Эхний хувьсагч нь r (байгалийн өсөлтийн дотоод түвшинхүн амын тоо, энэ нь нягтралаас хамаардаггүй), хоёр дахь хувьсагч нь K (хүн амын даац, нягтралаас хамаарна). Үүнд төрөл зүйлийн дотоод харилцаа тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг.
R-сонгосон зүйл (жишээ нь, aphids зэрэг олон төрлийн шавж) нь үржил шим өндөртэй, өсвөр насныханд эцэг эхийн хөрөнгө оруулалт бага, хувь хүн төлөвшихөөс өмнө нас баралт өндөртэй байдаг. Хувьсал нь r-сонгосон зүйлийн бүтээмжийг дэмждэг. Үүний эсрэгээр, K-сонгосон зүйлүүд (хүн гэх мэт) төрөлт багатай, залуу насандаа эцэг эхийн хөрөнгө оруулалт өндөр, хувь хүн төлөвших тусам нас баралтын түвшин бага байдаг.
К-сонгосон зүйлийн хувьсал нь илүү их нөөцийг цөөхөн үр удам болгон хувиргах үр ашгийг дэмждэг. Зүйл хоорондын үр ашиггүй харилцааны үр дүнд эдгээр удам нь устаж үгүй болж, популяцийнхаа сүүлчийн төлөөлөгч болж болзошгүй.
Онолын түүх
R/K-сонголтын нэр томъёог 1967 онд экологич Роберт Макартур, Э. О. Уилсон нар арлын биогазарзүйн чиглэлээр хийсэн ажилдаа үндэслэн зохиосон. Энэ онол нь хүн амын хэлбэлзлийн шалтгааныг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Энэ онол нь 1970, 1980-аад онд эвристик төхөөрөмж болгон ашиглагдаж байх үед түгээмэл байсан боловч 1990-ээд оны эхээр хэд хэдэн эмпирик судалгаагаар шүүмжлэлд өртөхөд унасан. Амьдралын түүхийн парадигм нь r/K сонголтын парадигмыг сольсон ч түүний олон чухал сэдвүүдийг оруулсаар байна. Нөхөн үржих хүсэл нь гол зүйл юмхувьслын хөдөлгөгч хүч учраас энэ онол нь түүнийг судлахад маш хэрэгтэй.
Тиймээс, r-сонгосон төрөл зүйл нь өсөлтийн хурдыг онцлон тэмдэглэдэг, хүн амын нягтаршил багатай экологийн цэгүүдийг ашиглах хандлагатай, олон үр удмаа төрүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь насанд хүртлээ амьд үлдэх магадлал харьцангуй бага байдаг (жишээ нь, өндөр r, бага). K). r-ийн ердийн зүйл бол Dandelion (Taraxacum төрөл).
Тогтворгүй эсвэл урьдчилан таамаглах боломжгүй орчинд хурдан үржих чадвартай тул r-сонголт давамгайлдаг. Хүрээлэн буй орчин дахин өөрчлөгдөх магадлалтай тул бусад организмтай амжилттай өрсөлдөх боломжийг олгодог дасан зохицох давуу тал багатай. r-сонголтыг тодорхойлдог шинж чанарууд нь: өндөр үржил шимтэй, жижиг биетэй, боловсорч гүйцсэн эрт эхэлдэг, үүслийн хугацаа богино, үр удмыг өргөнөөр тараах чадвартай.
Амьдралын түүх нь r-сонголтод хамрагддаг организмуудыг ихэвчлэн r-стратегист гэж нэрлэдэг. r-сонгосон шинж чанарыг харуулдаг организмууд нь нян ба диатомоос эхлээд шавьж, өвс ургамал, түүнчлэн янз бүрийн долоон дэлбэт толгойт хөлт, жижиг хөхтөн амьтад, ялангуяа мэрэгч амьтад байж болно. К дифференциал онол нь амьтдын байгалийн шалгаралтай шууд бус холбоотой.
Зүйлийн сонголт
К-ээр сонгогдсон зүйлүүд нь даацын нягтралтай ойролцоо амьдрахтай холбоотой шинж чанаруудыг харуулдаг бөгөөд бага зүйлд илүү их хөрөнгө оруулалт хийдэг хөл хөдөлгөөн ихтэй газруудад хүчтэй өрсөлдөгчид байх хандлагатай байдаг.үр удмын тоо. Тэд тус бүр нь насанд хүртлээ амьд үлдэх магадлал харьцангуй өндөр байдаг (жишээ нь бага r, өндөр k). Шинжлэх ухааны ном зохиолд r-сонгосон зүйлийг заримдаа "оппортунист" гэж нэрлэдэг бол K-сонгосон зүйлийг "тэнцвэр" гэж тодорхойлдог.
Тогтвортой эсвэл урьдчилан таамаглах боломжтой нөхцөлд K-сонголт давамгайлдаг, учир нь хязгаарлагдмал нөөцийн төлөө амжилттай өрсөлдөх чадвар маш чухал бөгөөд K-сонгосон организмын популяци нь ихэвчлэн тооноороо маш тогтмол бөгөөд хүрээлэн буй орчны хамгийн дээд хэмжээнд ойрхон байдаг. дэмжлэг үзүүлэх. Хүн амын тоо илүү хурдан өөрчлөгдөж болох r-сонгосоноос ялгаатай. Цөөн тоо нь цус ойртолтод хүргэдэг бөгөөд энэ нь мутацийн нэг шалтгаан болдог.
Онцлогууд
К-сонголтын онцлог шинж чанарууд нь том биетэй, урт наслах, цөөн үр удмаа төрүүлэх зэрэг нь ихэвчлэн төлөвших хүртэл эцэг эхийн анхаарал халамж шаарддаг. Амьдралын түүх нь K-сонгогдсон организмуудыг ихэвчлэн К-стратегист эсвэл К-сонгосон гэж нэрлэдэг. K-сонгосон шинж чанартай организмд заан, хүн, халим зэрэг том биетүүд, мөн хойд туйл, тоть, бүргэд зэрэг жижиг, урт насалдаг организмууд орно. Хүн амын өсөлт нь оршин тогтнохын төлөөх тэмцлийн нэг юм.
Организмын ангилал
Хэдийгээр зарим организмыг голчлон r- эсвэл K-стратегист гэж тодорхойлдог ч ихэнх организмууд энэ хэв маягийг дагадаггүй. Жишээлбэл, моднууд нь шинж чанартай байдагурт наслалт, өндөр өрсөлдөх чадвар нь тэднийг К-стратегист гэж тодорхойлдог. Гэсэн хэдий ч үржлийн үед мод ихэвчлэн олон мянган үр удмаа гаргаж, тэдгээрийг өргөнөөр тараадаг нь r-стратегистуудын ердийн зүйл юм.
Үүнтэй адил далайн яст мэлхий зэрэг хэвлээр явагчид r- болон k- шинж чанартай байдаг: далайн яст мэлхий хэдийгээр урт насалдаг (насанд хүрсэн бол) том биетүүд боловч анзаарагдахгүй олон тооны үр удмаа төрүүлдэг.
Бусад илэрхийлэл
r/K-ийн дихотомийг их хэмжээний хөнгөлөлтийн хувьтай харгалзах r-сонголт ба бага хөнгөлөлтийн хувьтай харгалзах K-сонголт бүхий хямдруулсан ирээдүйн өгөөжийн эдийн засгийн үзэл баримтлалыг ашиглан тасралтгүй спектр хэлбэрээр дахин илэрхийлж болно.
Байгаль орчныг ихээхэн сүйтгэсэн эсвэл ариутгасан бүс нутагт (жишээлбэл, Кракатоа эсвэл Гэгээн Хеленс уул зэрэг томоохон галт уулын дэлбэрэлтийн дараа) r- болон K-стратегистууд экосистемийг сэргээх экологийн дараалалд өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг. Нөхөн үржихүйн түвшин өндөр, экологийн оппортунизмаас шалтгаалан анхдагч колоничлогчид стратегич байх хандлагатай байдаг бөгөөд үүнийг дагаад ургамал, амьтдын хоорондын өрсөлдөөн нэмэгдэж байна. Нарны энергийг фотосинтезийн аргаар авах замаар хүрээлэн буй орчны эрчим хүчний агуулгыг нэмэгдүүлэх чадвар нь r-төрөл зүйл нь аль болох их хэмжээгээр үржихийн хэрээр биологийн олон янз байдлыг нарийн төвөгтэй болгох тусам нэмэгддэг. K.
стратеги ашиглах
Шинэ тэнцвэр
Эцэст нь r-стратегистуудыг илүү өрсөлдөх чадвартай, шинээр гарч ирж буй микроэкологийн ландшафтын өөрчлөлтөд илүү сайн дасан зохицсон К-стратегчид аажим аажмаар сольж шинэ тэнцвэрт байдал (заримдаа оргил үе гэж нэрлэдэг) бий болдог. Уламжлал ёсоор бол энэ үе шатанд шинэ зүйл нутагшсанаар биологийн олон янз байдлыг дээд зэргээр нэмэгдүүлж, улмаар эндемик зүйлүүд солигдож, орон нутагт устаж үгүй болно гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч завсрын эвдрэлийн таамаглал нь ландшафтын завсрын түвшний эвдрэл нь янз бүрийн түвшний дараалсан хэсгүүдийг бий болгож, бүс нутгийн хэмжээнд колоничлогчид болон өрсөлдөгчдийн зэрэгцэн орших боломжийг хөнгөвчлөх болно.
Хэдийгээр ерөнхийдөө зүйлийн түвшинд хэрэглэгдэж байгаа ч r/K сонголтын онол нь дэд зүйлүүдийн экологийн болон амьдралын ялгааны хувьслыг судлахад бас тустай. Жишээлбэл, Африкийн зөгийн бал A. m. scutellata болон Италийн зөгий A. m. ligustica. Хэмжээний нөгөө талд үүнийг бактериофаг зэрэг организмын бүхэл бүтэн бүлгүүдийн хувьслын экологийг судлахад ашигласан.
Судалгааны саналууд
Ли Эллис, Ж. Филип Руштон, Аурелио Хосе Фигередо зэрэг зарим судлаачид r/K сонголтын онолыг хүний янз бүрийн зан үйл, тухайлбал гэмт хэрэг, бэлгийн харьцаанд орох, үр тогтоох чадвар болон амьдралын түүхийн онолтой холбоотой бусад шинж чанаруудад ашигласан. Руштоны ажил нь түүнийг газарзүйн бүс нутаг дахь хүний зан үйлийн олон ялгааг тайлбарлахыг оролдохын тулд "дифференциал К онолыг" хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Мөн энэ онолыг бусад олон судлаачид шүүмжилсэн. Сүүлийнх нь хүний үрэвслийн хариу урвалын хувьсал нь r/K-ийн сонголттой холбоотой гэж үзсэн.
Хэдийгээр r/K сонголтын онол 1970-аад оноос өргөн хэрэглэгдэж эхэлсэн ч энэ нь улам бүр анхаарал татаж байна. Ялангуяа экологич Стивен Стернсийн хийсэн тойм нь онолын цоорхой, түүнийг туршихын тулд эмпирик өгөгдлийн тайлбарын хоёрдмол утгатай байдалд анхаарлаа хандуулсан.
Нэмэлт судалгаа
1981 онд Парри 1981 онд r/K сонгон шалгаруулалтын талаархи ном зохиолыг тоймлон үзэхэд r- болон K-сонголтыг тодорхойлох онолыг ашигладаг судлаачдын хооронд тохиролцоонд хүрээгүй нь түүнийг нөхөн үржихүйн хоорондын хамаарлын талаарх таамаглалд эргэлзэхэд хүргэсэн. зардал. функц.
1982 онд Темплтон, Жонсон нарын хийсэн судалгаагаар К-сонголтод хамрагдсан Drosophila mercatorum (ялааны дэд зүйл) популяцид энэ нь r-сонголттой холбоотой шинж тэмдгүүдийн илүү өндөр давтамжийг үүсгэдэг болохыг харуулсан. r/K сонголтын онолын таамаглалтай зөрчилдсөн бусад хэд хэдэн судалгааг 1977-1994 оны хооронд нийтэлсэн.
Стернс 1992 онд онолын статустай танилцахдаа 1977-1982 онд BIOSIS-ийн уран зохиол хайх үйлчилгээ жилд дунджаар 42 онолын эшлэл авдаг байсан бол 1984-1989 онуудад дунджаар жилд 16 болж буурсан гэж тэмдэглэжээ. мөн буурсаар байв. Тэрээр нэгэн цагт r/K онол нь амьдралын түүхийн онолд ямар ч зорилго тавихаа больсон ашигтай эвристик байсан гэж дүгнэжээ.
Хамгийн сүүлд дасан зохицох панархийн онолС. С. Холлинг, Лэнс Гундерсон нарын дэвшүүлсэн чадвар, тэсвэр хатуужил нь онолын сонирхлыг сэргээж, үүнийг нийгмийн тогтолцоо, эдийн засаг, экологийг нэгтгэх арга болгон ашиглаж байна.
Метапапуляцийн экологи
Метапопуляцийн экологи нь ландшафтын янз бүрийн түвшний бүсүүдэд хуваах хялбаршуулсан загвар юм. Сайтуудын хооронд шилжин суурьшсан цагаачид эх сурвалж эсвэл угаалтуур хэлбэрээр метапопуляция хэлбэрээр бүтэцлэгдсэн байдаг. Метапопуляцийн нэр томьёоны хувьд цагаачид (сайтын орхиж буй хувь хүмүүс) болон цагаачид (сайт руу нүүж ирсэн хувь хүмүүс) байдаг.
Метапапуляцийн загварууд нь орон зайн болон хүн ам зүйн экологийн талаарх асуултуудад хариулахын тулд сайтын динамикийг цаг хугацааны явцад судалж үздэг. Метапопуляцийн экологийн чухал ойлголт бол шинэ цагаачдын улирлын чанартай шилжилт хөдөлгөөнөөр чанар муутай жижиг хэсгүүд (жишээ нь угаалтуур) хадгалагддаг аврах нөлөө юм.
Метапопуляцийн бүтэц жилээс жилд хувьсан өөрчлөгдөж, зарим газар нь хуурай жил гэх мэт живж, илүү таатай нөхцөлтэй үед булаг шанд болдог. Экологичид метапопуляцийн бүтцийг тайлбарлахын тулд компьютерийн загвар болон хээрийн судалгааг хослуулан ашигладаг. Хүн амын насны бүтэц гэдэг нь популяцид тодорхой насны төлөөлөл байгааг хэлнэ.
Автоэкологи
Автоэкологийн хуучин нэр томъёо (Грек хэлнээс: αὐτο, авто, "өөрийгөө"; οίκος, oikos, "гэр ахуйн" болон λόγος, лого, "мэдлэг") гэсэн утгатай.ойролцоогоор хүн амын экологитой ижил судалгааны чиглэлээр. Энэ нь экологийг аутэкологи - хүрээлэн буй орчинтой холбоотой бие даасан зүйлүүдийг судлах - ба синекологи - хүрээлэн буй орчинтой холбоотой организмын бүлгүүдийг судлах - эсвэл нийгэмлэгийн экологи гэж хуваагдахаас үүдэлтэй. Одум (Америкийн биологич) синэкологи нь популяцийн экологи, нийгэмлэгийн экологи, экосистемийн экологи гэж хуваагдах ёстой гэж үзэж, аутоэкологийг "төрлийн экологи" гэж тодорхойлсон.
Гэсэн хэдий ч хэсэг хугацаанд биологичид тухайн зүйлийн зохион байгуулалтын хамгийн том түвшин нь популяци гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн, учир нь энэ түвшинд зүйлийн удмын сан хамгийн тогтвортой байдаг. Үнэн хэрэгтээ Одум "автоэкологи"-г экологийн "одоогийн чиг хандлага" (жишээ нь эртний нэр томъёо) гэж үзсэн ч "төрөл зүйлийн экологи"-ийг экологийн дөрвөн салбарын нэг болгон оруулсан.
Популяцийн экологийн анхны хэвлэл (анх нэр нь Популяцийн экологийн судалгаа гэж нэрлэгддэг) 1952 онд гарсан.
Популяцийн экологийн судалгааны баримт бичгүүдийг амьтны экологийн сэтгүүлээс мөн олж болно.
Хүн амын динамик
Хүн амын динамик нь динамик систем болгон популяцийн хэмжээ, насны бүтэц, түүнийг хөдөлгөх биологийн болон хүрээлэн буй орчны үйл явцыг (жишээлбэл, төрөлт, нас баралт, цагаачлал, цагаачлал) судалдаг амьдралын шинжлэх ухааны салбар юм.. Хувилбаруудын жишээ бол хүн амын хөгшрөлт, өсөлт эсвэл агшилт юм.
Экспоненциал өсөлт нь зохицуулалтгүй нөхөн үржихүйг тодорхойлдог. Энэ нь байгальд харагдах нь маш ер бусын юм. Хүн амын өсөлт сүүлийн 100 жилд экспоненциал байсан.
Томас Мальтус хүн амын өсөлт нь хүн амын хэт их өсөлт, нөөц, тэр дундаа хүнсний хомсдолоос болж өлсгөлөнд нэрвэгдэнэ гэж үзэж байсан. Ирээдүйд хүмүүс олон хүн амыг тэжээж чадахгүй болно. Экспоненциал өсөлтийн биологийн таамаглал нь нэг хүнд ногдох өсөлтийн хурд тогтмол байна. Өсөлт нь зөвхөн нөөцийн хомсдол эсвэл идэш тэжээлээр хязгаарлагдахгүй.
Хүн амын динамик нь хяналтын онолын хэд хэдэн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг. Хувьслын тоглоомын онолыг ашиглан хүн амын тоглоомыг үйлдвэрлэлийн болон өдөр тутмын янз бүрийн нөхцөлд өргөнөөр ашигладаг. Голчлон олон оролт, олон гаралт (MIMO) системд ашиглагддаг боловч тэдгээрийг нэг оролт, нэг гаралт (SISO) системд ашиглахад тохируулж болно. Хэрэглээний зарим жишээ бол цэргийн кампанит ажил, ус түгээх нөөцийг хуваарилах, түгээсэн генераторуудыг илгээх, лабораторийн туршилт, тээврийн асуудал, харилцаа холбооны асуудал юм. Нэмж дурдахад, үйлдвэрлэлийн асуудлыг зохих нөхцөл байдалд оруулснаар популяцийн динамик нь хяналтын асуудлыг шийдвэрлэх үр дүнтэй, хэрэглэхэд хялбар шийдэл болж чадна. Олон тооны шинжлэх ухааны судалгаа хийгдсэн бөгөөд одоо ч үргэлжилж байна.
Хүн амын хэт өсөлт
Хүн амын хэт өсөлт нь тухайн зүйлийн популяци экологийн үүрний даацаас хэтэрсэн үед үүсдэг. Энэ нь үр дүн байж магадгүй юмтөрөлтийн түвшин (төрөлтийн түвшин), нас баралтын түвшин буурах, цагаачлалын өсөлт эсвэл тогтворгүй биом, нөөцийн хомсдол. Түүгээр ч барахгүй энэ нь хэрэв нэг амьдрах орчинд хэт олон хүн байвал хүмүүс оршин тогтнох нөөцийг хязгаарладаг гэсэн үг юм. Хүн амын насны бүтэц онцгой үүрэг гүйцэтгэдэггүй.
Зэрлэг байгальд хэт их хүн ам нь ихэвчлэн махчин амьтдын тоо толгой нэмэгдэхэд хүргэдэг. Энэ нь олзны популяцийг хянаж, махчин амьтдад бага өртөмтгий болгодог удамшлын шинж чанарт нийцүүлэн хөгжихийг баталгаажуулах нөлөөтэй (махчин хамт хөгжих боломжтой).
Махчин амьтад байхгүй тохиолдолд төрөл зүйл нь хүрээлэн буй орчноосоо олж болох нөөц баялагтаа захирагддаг боловч энэ нь хүн амын хэт өсөлтийг хянах албагүй. Наад зах нь богино хугацаанд. Хангалттай нөөц нь хүн амын өсөлтийг бий болгож, улмаар хүн амын хямралд хүргэдэг. Леминг, үлийн цагаан оготно зэрэг мэрэгч амьтад нь популяцийн хурдацтай өсч, улмаар буурдаг ийм мөчлөгтэй байдаг. Цасан гуталтай туулайн популяци нь мөн тэднийг агнадаг махчин амьтдын нэг болох шилүүсийн адил мөчлөгөөр эрс өөрчлөгддөг. Энэ хандлагыг хянах нь популяцийн геномыг тодорхойлохоос хамаагүй хялбар юм.
