3.6: Обмеження населення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 2580

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

Це даний (тобто емпірично доказовий факт), що всі організми здатні виробляти багато більше, ніж одну копію себе. Розглянемо, як приклад, племінну пару слонів або єдину безстатево розмножується бактерію. Давайте далі припустимо, що для їх розмноження немає меж, тобто, що після народження потомство буде періодично розмножуватися протягом свого життя. До кінця 500 років одна пара слонів могла (теоретично) дати ~15 000 000 живих нащадків. ⁷² Зрозуміло, що якщо ці 15 000 000 слонів спарюються, утворюючи 7 500 000 племінних пар, протягом ще 500 років (всього 1000 років) може бути цілих 7,5 х 10 ⁶ х 1,5 х 10 ⁷ або 1,125 х 10 ¹⁴ слонів. Припускаючи, що кожен дорослий слон важить ~ 6000 кілограмів, що є середнім значенням між більшими самцями та меншими самками, кінцевий результат становитиме ~ 6,75 х 10 ¹⁸ кілограмів слона. Дозволено продовжувати безконтрольно, протягом декількох тисяч років одна пара слонів могла виробляти масу слонів більше маси Землі, абсурдний висновок. Зрозуміло, що ми, мабуть, залишили щось поза нашими розрахунками! Як інший приклад, звернемося до одиночної безстатевої бактерії, якій для розмноження не потрібно мати. Припустимо, що це фотосинтетична бактерія, яка спирається на сонячне світло та прості сполуки, такі як вода, вуглекислий газ та деякі мінерали, рости. Бактерія набагато менша за слона, але вона може виробляти нові бактерії набагато швидше. За оптимальних умов він може ділитися один раз на 20 хвилин або близько того і протягом приблизно доби вироблятиме масу бактерій, більших, ніж у Землі в цілому. Знову ж таки, ми чітко робимо хоча б одну помилку в нашій логіці.

Слони і бактерії - не єдині типи організму на Землі. Насправді кожен відомий тип організму може виробляти набагато більше потомства, ніж потрібно, щоб замінити себе, перш ніж вони помруть. Ця риса відома як суперголодність. Але необмеженого зростання не відбувається і не може відбуватися дуже довго - інші фактори повинні діяти, щоб його стримувати. Насправді, якби ви стежили за популяціями більшості організмів, ви б виявили, що кількість конкретного організму в певному середовищі, як правило, коливається навколо так званого рівня стійкого стану. Під сталим станом ми маємо на увазі, що хоча тварини постійно народжуються і вмирають, загальна кількість організмів залишається приблизно постійною.

Так що ж врівноважує наслідки суперфундності, що обмежує зростання населення? Очевидною відповіддю на це питання є той факт, що ресурси, необхідні для зростання, обмежені і місця для проживання організмів обмежені. Томас Мальтус (1766-1834) першим чітко сформулював роль обмежених ресурсів як обмеження населення. Його був чисто логічним аргументом. Конкуренція між зростаючою кількістю організмів за обмежений запас ресурсів обов'язково обмежить кількість організмів. Мальтус намалював досить похмуру картину організмів, які борються один з одним за доступ до цих ресурсів, багато хто живе в організмальній версії бідності, голодуючи до смерті, тому що вони не могли конкурувати з іншими за їжу чи простори, необхідні для процвітання. Один момент, який Мальтус ігнорував або, швидше за все, не знав, полягає в тому, що організми рідко поводяться таким чином. Загальноприйнято знаходити різні типи поведінки, які обмежують пряму боротьбу за ресурси. Наприклад, у деяких організмів доросла особина повинна встановити (і захищати) територію, перш ніж вона зможе успішно розмножуватися. ⁷³ Кінцевим результатом такого типу поведінки є стабілізація населення навколо рівня стійкого стану, який є функцією як екологічних, так і поведінкових обмежень.

Навколишнє середовище організму включає всі фактори, що впливають на організм і за допомогою яких організм впливає на інші організми та їх оточення. До них відносяться такі фактори, як зміна клімату, а також зміни присутності або відсутності інших організмів. Наприклад, якщо один організм залежить важливими способами від іншого, згасання першого обов'язково вплине на виживання другого. ⁷⁴ Так само введення нового типу організму або нової риси (думаю, оксигенний фотосинтез) в усталене середовище може порушити існуючі взаємодії та умови. Коли навколишнє середовище змінюється, існуючий сталий рівень населення може бути нестійким або багато різних типів наявних організмів можуть бути нежиттєздатними. Якщо клімат стає більш сухим або вологим, холоднішим або гарячим, якщо річні температури досягають більших крайнощів, або якщо в район потрапляють нові організми (включаючи нові хвороботворні патогени), середня щільність населення може змінитися, а в деяких випадках, якщо зміна навколишнього середовища досить різка, може навіть впасти до нуля, в іншими словами, певні популяції можуть вимерти. Екологічні умови та зміни впливатимуть на сталий сталий рівень населення організму (про що потрібно думати в контексті глобального потепління, незалежно від його причини).

Безпосереднім прикладом такого типу поведінки є людське населення. Після того, як вони були обмежені хворобою, війною та періодичним голодом, запровадження кращих заходів охорони здоров'я та санітарії, більш безпечного постачання продовольства та зменшення дитячої смертності призвело до різкого зростання людського населення. Зараз у багатьох країнах населення, здається, рухається до нового стійкого стану, хоча точно, яким буде цей остаточний загальний рівень населення, незрозуміло. ⁷⁵ Різні моделі були розроблені на основі різних рівнів середньої народжуваності. У ряді країн рівень народжуваності вже впав у домен низької народжуваності, хоча це не є гарантією того, що він залишиться там! ⁷⁶ У цій області (ігноруючи імміграцію) населення країни фактично зменшується з плином часу, оскільки кількість народжених дітей не дорівнює кількості людей, що вмирають. Це саме по собі може породжувати соціальні стреси. Зниження народжуваності на жінку корелює зі зниженням дитячої смертності (як правило, через вакцинацію, поліпшення харчування та гігієни) та підвищенням освітнього рівня та репродуктивного самовизначення (тобто емансипації) жінок. Там, де жінки мають право контролювати свою репродуктивну поведінку, народжуваність, як правило, нижча. Чітко зміни в навколишньому середовищі, і тут ми включаємо суспільно-політичне середовище, можуть різко впливати на поведінку і служити для обмеження відтворення та рівня населення.