L'ecologia de la població és la subdivisió de l'ecologia que s'ocupa de la dinàmica de les poblacions d'espècies i de com aquestes poblacions interactuen amb el medi ambient. És l'estudi de com la mida de les poblacions d'espècies canvia al llarg del temps i l'espai. El terme s'utilitza sovint de manera intercanviable amb la biologia de la població o la dinàmica de la població. També descriu sovint els tipus de lluita per l'existència. A causa de la selecció natural, augmenta el nombre d'individus que s'adapta al màxim.
En biologia, una població és el grau de distribució d'una espècie concreta o d'un nombre determinat dels seus representants que viuen en una àrea.
Història
Com va començar tot? El desenvolupament de l'ecologia de la població està molt relacionat amb la demografia i les taules de vida actuals. Aquesta secció és molt important en les condicions ambientals actuals.
L'ecologia de la població és important en la biologia de la conservació, sobretot quandesenvolupar una anàlisi de viabilitat de la població (PVA) que prediu la probabilitat a llarg termini que una espècie romangui en un hàbitat determinat. Encara que aquesta ecologia és una subespècie de la biologia, presenta problemes interessants per als matemàtics i estadístics que treballen en el camp de la dinàmica de poblacions. En biologia, població és un dels termes centrals.
Models
Com qualsevol ciència, l'ecologia utilitza models. Els models simplificats de canvi de població solen començar amb quatre variables clau (quatre processos demogràfics), incloent la mort, el naixement, la immigració i l'emigració. Els models matemàtics utilitzats per calcular els canvis en la situació demogràfica i l'evolució de la població assumeixen l'absència d'influència externa. Els models poden ser més complexos matemàticament quan "…diverses hipòtesis en competència xoquen amb les dades al mateix temps".
Qualsevol model de desenvolupament de la població es pot utilitzar per derivar matemàticament certes propietats de poblacions geomètriques. Una població amb una mida que augmenta geomètricament és una població on les generacions reproductores no es superposen. En cada generació, hi ha una mida efectiva de la població (i un territori), denotada com Ne, que és el nombre d'individus de la població que poden i es reproduiran en qualsevol generació reproductiva. Què causa preocupació.
Teoria de la selecció r/K
Un concepte important en l'ecologia de la població és la teoria de la selecció r/K. La primera variable és r (taxa interna d'augment naturalla mida de la població, no depèn de la densitat), i la segona variable és K (la capacitat de càrrega de la població, depèn de la densitat). Les relacions intraespecífiques hi tenen un paper determinat.
Les espècies seleccionades per
R (per exemple, moltes espècies d'insectes com els pugons) són aquelles que tenen taxes de fecunditat elevades, poca inversió dels pares en juvenils i taxes de mortalitat elevades abans que els individus arribin a la maduresa. L'evolució afavoreix la productivitat en espècies seleccionades per r. En canvi, les espècies seleccionades per K (com els humans) tenen baixes taxes de fertilitat, alts nivells d'inversió dels pares a una edat jove i baixes taxes de mortalitat a mesura que els individus maduren.
L'evolució de les espècies seleccionades per K promou l'eficiència a l'hora de convertir més recursos en menys descendència. Com a resultat de les relacions interespècies improductives, aquests descendents poden extingir-se, convertint-se en els últims representants de la seva població.
Història de la teoria
La terminologia de la selecció r/K va ser encunyada pels ecologistes Robert MacArthur i E. O. Wilson l'any 1967 a partir del seu treball sobre la biogeografia de les illes. Aquesta teoria permet identificar les causes de les fluctuacions de la població.
La teoria va ser popular als anys 70 i 80 quan es va utilitzar com a dispositiu heurístic, però va caure en desgracia a principis dels noranta quan va ser criticada per diversos estudis empírics. El paradigma de la història de la vida ha substituït el paradigma de selecció r/K, però continua incloent molts dels seus temes importants. El desig de reproducció és el principalmotor de l'evolució, de manera que aquesta teoria és molt útil per al seu estudi.
Així, les espècies seleccionades per r són aquelles que posen l'accent en altes taxes de creixement, tendeixen a explotar nínxols ecològics menys aglomerats i produeixen moltes cries, cadascuna de les quals té una probabilitat relativament baixa de sobreviure fins a l'edat adulta (és a dir, r alta, baixa K). Una espècie típica de r és el dent de lleó (gènere Taraxacum).
En entorns inestables o impredictibles, la selecció r preval a causa de la capacitat de multiplicar-se ràpidament. Hi ha pocs avantatges en les adaptacions que li permetin competir amb èxit amb altres organismes perquè és probable que l'entorn torni a canviar. Els trets que es creu que caracteritzen la selecció r inclouen: alta fecunditat, mida corporal petita, inici precoç de la maduresa, temps de generació curt i la capacitat de dispersar àmpliament la descendència.
Els organismes la història vital dels quals pateix una selecció r sovint es denominen estrategs r. Els organismes que presenten trets seleccionats per r poden anar des de bacteris i diatomees fins a insectes i herbes, així com diversos cefalòpodes de set lòbuls i petits mamífers, especialment rosegadors. La teoria diferencial K té una connexió indirecta amb la selecció natural dels animals.
Selecció d'espècies
Les espècies seleccionades
K presenten trets associats a viure en densitats properes a la capacitat de càrrega i tendeixen a ser forts competidors en nínxols concorreguts que inverteixen més en menysel nombre de descendència. Cadascun dels quals té una probabilitat relativament alta de sobreviure fins a l'edat adulta (és a dir, r baixa, k alta). A la literatura científica, les espècies seleccionades per r de vegades es denominen "oportunistes", mentre que les espècies seleccionades per K es descriuen com "equilibri".
En condicions estables o predictibles, la selecció K preval, ja que la capacitat de competir amb èxit per recursos limitats és fonamental, i les poblacions d'organismes seleccionats per K solen ser molt constants en nombre i properes al màxim que pot l'entorn. suport. A diferència de la selecció r, on la mida de la població pot canviar molt més ràpidament. Un nombre baix condueix a l'incest, que és una de les causes de les mutacions.
Característiques
Els trets que es creu característics de la selecció K inclouen la mida corporal gran, la llarga vida útil i la producció de menys descendència, que sovint requereixen una cura parental acurada fins que són madurs. Els organismes la història de vida dels quals és K-selectat s'anomenen sovint estrategs K o K-selectats. Els organismes amb trets seleccionats per K inclouen organismes grans, com ara elefants, humans i balenes, així com organismes més petits i de vida més llarga, com ara els xatracs àrtics, els lloros i les àguiles. L'augment de la població és una de les lluites per l'existència.
Classificació dels organismes
Tot i que alguns organismes s'identifiquen principalment com a estrategs r- o K, la majoria d'organismes no segueixen aquest patró. Per exemple, els arbres tenen trets com aralongevitat i alta competitivitat que els caracteritzen com a estrategs K. Tanmateix, quan es reprodueixen, els arbres solen produir milers de descendència i els dispersen àmpliament, cosa típica dels estrategs r.
De la mateixa manera, els rèptils com les tortugues marines tenen característiques tant r com k: encara que les tortugues marines són organismes grans amb una llarga vida útil (sempre que arribin a l'edat adulta), produeixen una gran quantitat de cries desapercebudes.
Altres expressions
La dicotomia r/K es pot re-expressar com un espectre continu utilitzant el concepte econòmic de rendiments futurs descomptats amb l'elecció r corresponent a les taxes de descompte grans i l'elecció K corresponent a les taxes de descompte petites.
A les zones amb greus pertorbacions ambientals o esterilització (p. ex. després d'una erupció volcànica important, com Krakatoa o Mount St. Helens), els estrategs r i K tenen diferents papers en la seqüència ecològica que restaura l'ecosistema. A causa de les seves taxes de reproducció més elevades i de l'oportunisme ecològic, els colonitzadors primaris tendeixen a ser estrategs i els segueix una sèrie de competència creixent entre la vida vegetal i animal. La capacitat del medi ambient per augmentar el contingut energètic mitjançant la captura fotosintètica de l'energia solar augmenta amb l'augment de la biodiversitat complexa a mesura que les espècies r proliferen al màxim possible ambutilitzant estratègies K.
Nou equilibri
Eventualment es produeix un nou equilibri (de vegades anomenat comunitat culminant) a mesura que els estrategs r són substituïts gradualment per estrategs K que són més competitius i millor adaptats als canvis emergents del paisatge microecològic. Tradicionalment, es considerava que la biodiversitat es maximitzava en aquesta etapa amb la introducció de noves espècies, donant lloc a la substitució i extinció local d'espècies endèmiques. Tanmateix, la hipòtesi de la pertorbació intermèdia afirma que els nivells intermedis de pertorbació en el paisatge creen taques a diferents nivells de successió, facilitant la coexistència de colonitzadors i competidors a escala regional.
Tot i que generalment s'aplica a nivell d'espècie, la teoria de la selecció r/K també és útil per estudiar l'evolució de les diferències ecològiques i de vida entre les subespècies. Per exemple, l'abella africana A. m. scutellata i l'abella italiana A. m. ligustica. A l' altre extrem de l'escala, també s'ha utilitzat per estudiar l'ecologia evolutiva de grups sencers d'organismes com els bacteriòfags.
Opinions de recerca
Alguns investigadors com Lee Ellis, J. Philip Rushton i Aurelio Jose Figueredo han aplicat la teoria de la selecció r/K a diversos comportaments humans, com ara la delinqüència, la promiscuïtat sexual, la fertilitat i altres trets relacionats amb la teoria de la història de la vida. El treball de Rushton el va portar a desenvolupar la "teoria K diferencial" per intentar explicar les moltes diferències en el comportament humà entre àrees geogràfiques. I aquesta teoria ha estat criticada per molts altres investigadors. Aquest últim va suggerir que l'evolució de les respostes inflamatòries humanes està relacionada amb l'elecció de r/K.
Tot i que la teoria de la selecció r/K va començar a ser àmpliament utilitzada a la dècada de 1970, també ha rebut una atenció creixent. En particular, una revisió de l'ecologista Stephen S. Stearns va cridar l'atenció sobre les llacunes de la teoria i sobre les ambigüitats en la interpretació de les dades empíriques per provar-les.
Recerca addicional
El 1981, la revisió de Parry de la literatura sobre la selecció r/K de 1981 va mostrar que no hi havia acord entre els investigadors que utilitzaven la teoria de la definició de la selecció r i K, el que el va portar a qüestionar l'assumpció d'una relació entre la reproducció. costos. funció.
Un estudi de Templeton i Johnson el 1982 va demostrar que en una població de Drosophila mercatorum (una subespècie de la mosca) sotmesa a selecció K, en realitat produeix una freqüència més alta de trets típicament associats amb la selecció r. També es van publicar diversos estudis que contradiuen les prediccions de la teoria de la selecció r/K entre 1977 i 1994.
Quan Stearns va revisar l'estat d'una teoria l'any 1992, va assenyalar que entre 1977 i 1982, el servei de cerca de literatura BIOSIS va tenir una mitjana de 42 cites de teoria per any, però de 1984 a 1989 la mitjana va baixar a 16 per any. i va continuar disminuint. Va concloure que la teoria r/K va ser una vegada una heurística útil que ja no té un propòsit en la teoria de la història de la vida.
Més recentment, la teoria de la panarquia adaptativaLes habilitats i la resiliència promogudes per S. S. Holling i Lance Gunderson han revifat l'interès per la teoria i l'utilitzen com a forma d'integrar els sistemes socials, l'economia i l'ecologia.
Ecologia de la metapoblació
L'ecologia de la metapoblació és un model simplificat del paisatge en àrees de diferents nivells de qualitat. Els migrants que es mouen entre llocs s'estructuren en metapoblacions com a fonts o embornals. En terminologia de metapoblació, hi ha emigrants (persones que abandonen el lloc) i immigrants (individus que es traslladen al lloc).
Els models de metapoblació examinen la dinàmica del lloc al llarg del temps per respondre preguntes sobre ecologia espacial i demogràfica. Un concepte important en l'ecologia de la metapoblació és l'efecte rescat, en què petits pegats de menor qualitat (és a dir, embornals) es mantenen per una afluència estacional de nous immigrants.
L'estructura de la metapoblació evoluciona d'any en any, on alguns llocs són embornals, com els anys secs, i es converteixen en fonts quan les condicions són més favorables. Els ecologistes utilitzen una barreja de models informàtics i estudis de camp per explicar l'estructura de la metapoblació. L'estructura d'edat d'una població és la presència de representants de determinades edats en una població.
Autoecologia
El terme antic autoecologia (del grec: αὐτο, auto, "jo"; οίκος, oikos, "llar" i λόγος, logos, "coneixement"), es refereixaproximadament en el mateix camp d'estudi que l'ecologia de la població. Neix de la divisió de l'ecologia en autecologia -estudi de les espècies individuals en relació amb el medi- i sinecologia -estudi de grups d'organismes en relació amb el medi- o ecologia comunitària. Odum (un biòleg nord-americà) creia que la sinecologia s'havia de dividir en ecologia de la població, ecologia de la comunitat i ecologia dels ecosistemes, definint l'autoecologia com a "ecologia d'espècies".
No obstant això, des de fa temps els biòlegs han reconegut que el nivell més gran d'organització d'una espècie és la població, perquè en aquest nivell el conjunt de gens de l'espècie és més consistent. De fet, Odum considerava l'"autoecologia" com una "tendència actual" en ecologia (és a dir, un terme arcaic), tot i que va incloure "ecologia de les espècies" com una de les quatre divisions de l'ecologia.
La primera publicació de Population Ecology (originalment anomenada Population Ecology Research) es va publicar el 1952.
Els articles de recerca sobre ecologia de poblacions també es poden trobar a les revistes d'ecologia animal.
Dinàmica de la població
La dinàmica de la població és una branca de les ciències de la vida que estudia la mida i la composició per edat de les poblacions com a sistemes dinàmics, i els processos biològics i ambientals que les impulsen (per exemple, les taxes de natalitat i mortalitat, i la immigració i l'emigració). Alguns exemples d'escenaris són l'envelliment, el creixement o la contracció de la població.
El creixement exponencial descriu la reproducció no regulada. Això és molt inusual de veure a la natura. El creixement de la població ha estat exponencial durant els darrers 100 anys.
Thomas M althus creia que el creixement de la població portaria a la superpoblació i la fam a causa de la manca de recursos, inclosos els aliments. En el futur, la gent no podrà alimentar grans poblacions. El supòsit biològic del creixement exponencial és que la taxa de creixement per càpita és constant. El creixement no es limita a l'escassetat de recursos o la depredació.
La dinàmica de la població s'ha utilitzat àmpliament en diverses aplicacions de la teoria del control. Utilitzant la teoria de jocs evolutius, els jocs de població s'apliquen àmpliament a diversos contextos industrials i quotidians. S'utilitzen principalment en sistemes d'entrada i sortida múltiple (MIMO), encara que es poden adaptar per al seu ús en sistemes d'entrada i sortida única (SISO). Alguns exemples d'aplicació són campanyes militars, distribució de recursos per a la distribució d'aigua, enviament de generadors distribuïts, experiments de laboratori, problemes de transport, problemes de comunicació. A més, amb una contextualització adequada dels problemes de producció, la dinàmica de població pot ser una solució eficaç i fàcil d'aplicar per controlar els problemes. S'han realitzat nombrosos estudis científics i estan en curs.
Superpoblació
La sobrepoblació es produeix quan la població d'una espècie supera la capacitat de càrrega d'un nínxol ecològic. Aquest pot ser el resultatun augment de la natalitat (taxa de fecunditat), una disminució de la taxa de mortalitat, un augment de la immigració o un bioma insostenible i un esgotament dels recursos. A més, això vol dir que si hi ha massa persones en un hàbitat, les persones limiten els recursos disponibles per sobreviure. L'estructura d'edat de la població no juga un paper especial.
A la natura, la superpoblació sovint fa que les poblacions de depredadors augmentin. Això té l'efecte de controlar la població de preses i garantir que evolucioni a favor de característiques genètiques que la fan menys vulnerable als depredadors (i el depredador pot coevolucionar).
En absència de depredadors, les espècies estan lligades pels recursos que poden trobar al seu entorn, però això no necessàriament controla la superpoblació. Almenys a curt termini. Una oferta abundant de recursos pot provocar un auge demogràfic seguit d'una crisi demogràfica. Els rosegadors com els lemmings i els campañols tenen aquests cicles de ràpid creixement de la població i posterior declivi. Les poblacions de llebres amb raquetes de neu també canvien dràsticament cíclicament, igual que un dels depredadors que les cacen, el linx. Seguir aquesta tendència és molt més fàcil que identificar el genoma d'una població.
