2.3: Фактори, що обмежують зростання населення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 28802

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Нагадаємо раніше, що ми визначили щільність як кількість особин на одиницю площі. У природі населення, яке впроваджується в нове середовище або відновлюється від катастрофічного зниження чисельності, може рости експоненціально на деякий час, оскільки щільність низька, а ресурси не обмежуються. Зрештою, один або кілька факторів навколишнього середовища обмежуватимуть темпи приросту населення, оскільки чисельність населення наближається до пропускної здатності та збільшення щільності. Приклад: уявіть, що в спробі зберегти лося, популяція 20 особин введена на раніше незайнятий острів розміром 200 км ². Щільність населення лося на цьому острові становить 0,1 лося/км ² (або 10 км ² для кожного окремого лося). У міру зростання цієї популяції (в залежності від її темпу зростання на душу населення) кількість особин збільшується, але кількість площ не так збільшується щільність. Припустимо, що через 10 років популяція лосів зросла до 800 особин, щільність = 4 лося/ км ² (або 0,25 км ² для кожної особини). Темпи приросту населення будуть обмежені різними факторами в навколишньому середовищі. Наприклад, народжуваність може зменшуватися через обмежену кількість їжі або збільшення смертності через швидке поширення захворювання, оскільки люди частіше стикаються один з одним. Цей вплив на рівень народжуваності та смертності, у свою чергу, впливає на рівень приросту на душу населення та на те, як змінюється чисельність населення зі змінами навколишнього середовища. Коли рівень народжуваності та смертності населення змінюється у міру зміни щільності населення, показники, як кажуть, залежать від щільності, а фактори навколишнього середовища, які впливають на рівень народжуваності та смертності, відомі як фактори, залежні від щільності. В інших випадках популяції контролюються факторами, які не пов'язані з щільністю населення і називаються незалежними від щільності факторами і впливають на чисельність населення незалежно від щільності населення. Біологи з охорони природи хочуть зрозуміти обидва типи, оскільки це допомагає їм керувати популяціями та запобігати вимиранню або перенаселенню.

Щільність населення може посилити або зменшити вплив залежних від щільності факторів. Більшість залежних від щільності факторів мають біологічну природу (біотичні) і включають такі речі, як хижацтво, внутрішньовидова конкуренція за їжу та товаришів, накопичення відходів та захворювання, такі як ті, що спричинені паразитами. Зазвичай більш висока щільність населення призводить до більш високого рівня смертності та зниження народжуваності. Наприклад, у міру збільшення чисельності населення їжа стає дефіцитною, а деякі особи помирають від голоду, а це означає, що смертність від голоду збільшується зі збільшенням чисельності населення. Також у міру того, як їжа стає дефіцитною, народжуваність зменшується через меншу кількість доступних ресурсів для матері, що означає, що народжуваність зменшується зі збільшенням чисельності населення. Для залежних від щільності факторів існує петля зворотного зв'язку між щільністю населення та залежним від щільності фактором.

Два приклади щільності залежного регулювання наведені на рис\(\PageIndex{1}\). Перший показує результати дослідження, зосередженого на гігантських кишкових аскаридах (Ascaris lumbricoides), паразита, який заражає людей та інших ссавців. Більш щільні популяції паразита виявляли меншу плодючість (кількість яєць на самку). Одне з можливих пояснень цього полягає в тому, що самки були б меншими у більш щільних популяціях через обмежені ресурси, а дрібні самки виробляють менше яєць.

Знімок екрана (21) .png — Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) Графік кількості яєць на самку (плодючість), як функція чисельності популяції. У цій популяції круглих черв'яків плодючість (кількість яєць) зменшується з густотою популяції. (b) Графік розміру кладки (кількості яєць на «послід») птаха великих синиць залежно від чисельності популяції (племінних пар). Знову ж таки, розмір зчеплення зменшується зі збільшенням щільності населення. (Фото кредити: зображення черв'яка з Вікісховища, зображення публічного надбання; зображення птахів з Вікісховища, фото Френсіса Франкліна/CC-BY-SA-3.0)

Незалежні від щільності народжуваність і рівень смертності НЕ залежать від чисельності населення; ці фактори не залежать від щільності населення або не залежать від неї. Багато факторів впливають на чисельність населення незалежно від щільності населення, включаючи екстремальні погодні явища, стихійні лиха (землетруси, урагани, смерчі, цунамі тощо), забруднення та інші фізичні/абіотичні фактори. Наприклад, окремий олень може загинути під час лісової пожежі незалежно від того, скільки оленів трапляється в лісі. Лісова пожежа не реагує на чисельність популяції оленів. Оскільки взимку погода стає прохолодніше, багато комах гинуть від холоду. Зміна погоди не залежить від того, чи є чисельність населення 100 комарів або 100 000 комарів, більшість комарів загинуть від холоду незалежно від чисельності популяції, а погода зміниться незалежно від щільності популяції комарів. Дивлячись на криву зростання такої популяції, покаже щось на зразок експоненціального зростання з подальшим швидким спадом, а не вирівнюванням (рис.\(\PageIndex{2}\)).

Знімок екрана (23) .png — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Зміна погоди діє як незалежний від щільності фактор, що обмежує зростання популяції попелиці. Ця комаха зазнає експоненціального зростання ранньою весною, а потім швидко відмирає, коли влітку погода стає спекотною і сухою.

У реальних життєвих ситуаціях взаємодіють залежні від щільності і незалежні фактори. Наприклад, руйнівний землетрус стався на Гаїті в 2010 році. Цей землетрус був природною геологічною подією, яка спричинила велику кількість загиблих людей від цієї події, незалежної від щільності. Тоді була висока щільність людей у таборах біженців, а висока щільність спричиняла швидке поширення захворювання, що представляло рівень смертності, залежний від щільності.

Питання: Чи можете ви придумати інші залежні від щільності (біологічні) та незалежні від щільності (абіотичні) фактори обмеження популяції?