PopulacjępopulacjaPopulację tworzy grupa osobników należących do tego samego gatunkugatunekgatunku, występujących na określonym obszarze w tym samym czasie. Przedstawiciele populacji mogą się ze sobą swobodnie krzyżować, dając płodne potomstwo. Organizmy te korzystają z tych samych zasobów i pozostają pod wpływem tych samych czynników środowiskowych. Populacją nie są więc pojedyncze osobniki np. wiewiórek pospolitych (Sciurus vulgaris) napotkanych w lesie, ale wszystkie wiewiórki tego gatunku, które zamieszkują dany las. Dobór naturalnydobór naturalnyDobór naturalny, oddziałując na pojedyncze osobniki, prowadzi do powstania zmian ewolucyjnych wewnątrz populacji. Efektem działania tego mechanizmu ewolucyjnego są przystosowania populacji do warunków środowiska, w którym ona występuje.

RVyMK3F0eT4mf1

Na czterech połączonych fotografiach znajdują się zbliżenia na główki czterech gatunków ptaków - zięb Darwina. Darwinka wielkodzioba (Geospiza magnirostris) ma wysoki dziób i ciemne upierzenie. Darwinka czarna (Geospiza fortis) ma mniejszy dziób i czarne upierzenie. Kłowacz mały (Camarhynchus parvulus) ma mały dziób, podobny do dzioba wróbla, i piaskowobrązowe upierzenie. Owadziarka zielona (Certhidea olivacea) ma najwęższy, spiczasty dziób i żółto-zielone upierzenie.

Populacje pełnią w biocenoziebiocenozabiocenozie określone funkcje i są powiązane z innymi populacjami tego samego gatunku. Osobniki danej populacji bytują w siedliskusiedliskosiedlisku, czyli przestrzeni, w której występują określone czynniki przyrody nieożywionej (abiotyczne). Zajmują też określoną niszę ekologicznąnisza ekologicznaniszę ekologiczną. Terminem tym nazywamy wielowymiarową przestrzeń składającą się z zestawu czynników biotycznych i abiotycznych, współtworzących zespół warunków potrzebnych do życia danemu gatunkowi zwierząt lub roślin i wydania przez niego na świat potomstwa.

Czynniki biotyczneczynniki biotyczneCzynniki biotyczne i abiotyczneczynniki abiotyczneabiotyczne mają wpływ na wielkość populacji oraz jej zmiany w czasie. Badaniem tych czynników zajmuje się ekologia populacyjna. Do podstawowych cech populacji możemy zaliczyć: liczebność, zagęszczenie oraz strukturę płciową, wiekową i przestrzenną.

Liczebność populacji to liczba osobników tworzących daną populację. Cecha ta jest zmienna w czasie i zależna od: cech gatunkowych i indywidualnych osobników danej populacji, zajmowanego poziomu troficznegopoziom troficznypoziomu troficznego oraz warunków środowiska. W przypadkach trudnej do zliczenia całkowitej liczebności populacji (np. osobniki tworzące populację są małe, populacja zajmuje zbyt duży obszar lub granice występowania populacji nie są wyraźnie określone) wskaźnikiem umożliwiającym określenie jej wielkości jest zagęszczenie, czyli liczba osobników danej populacji przypadająca na jednostkę powierzchni (populacje lądowe, np. 500 sosen/ha) lub objętości (populacje wodne, np. liczba bakterii na mililitr w probówce). W celu określenia zagęszczenia na obszarze zajmowanym przez populację wyznacza się poletka doświadczalne, na których zlicza się osobniki badanej populacji, a uzyskane wyniki odnosi się do całego obszaru zajmowanego przez populację. Z zagęszczeniem wiąże się kilka prostych zasad: zagęszczenie populacji złożonej z dużych osobników jest mniejsze od zagęszczenia populacji złożonej z osobników mniejszych, a zagęszczenie populacji roślin jest większe od zagęszczenia populacji roślinożerców.

Liczebność populacji nie jest stała i zależy od rozrodczości, śmiertelności i migracji.

Rozrodczość

Rozrodczość

Rozrodczość to liczba potomstwa wydana na świat przez osobniki danej populacji w określonej jednostce czasu, np. liczba ptaków wyklutych z jaj w okresie lęgowym lub liczba siewek roślin, które wyrosły w sezonie wegetacyjnym. Cecha ta warunkuje wzrost i rozwój populacji, prowadząc do zwiększenia jej liczebności. Wyróżniamy rozrodczość fizjologiczną i ekologiczną. Rozrodczość fizjologiczna to teoretyczna, potencjalna zdolność do wydawania potomstwa, wynikająca z biologicznych możliwości osobników danego gatunku. Ten rodzaj rozrodczości występuje w sztucznym środowisku, w którym warunki środowiskowe są idealne, np. w laboratorium. Rozrodczość ekologiczna to rzeczywista zdolność do wydawania potomstwa, uwzględniająca ograniczający wpływ warunków środowiska (tzw. opór środowiska). Czynnikami ograniczającymi rozrodczość są m.in.: niedobór wody, światła, soli mineralnych, pokarmu, przegęszczenie, a także obecność roślinożerców, drapieżników czy pasożytów. Rozrodczość ekologiczna dotyczy populacji występujących w naturalnym środowisku.

RKtB3T3MmmwrE1

Fotografia przedstawia dwoje piskląt kapturnika. Mają one puszyste, ciemne upierzenie, z jasną plamą w okolicach dzioba i oka. Siedzą ze złożonymi skrzydełkami.

Śmiertelność (krzywe przeżywania)

Śmiertelność (krzywe przeżywania)

Śmiertelność to liczba osobników ginących w danej populacji w określonej jednostce czasu, np. wskutek chorób, starości czy wpływu roślinożerców lub drapieżników. Cecha ta zabezpiecza przed przegęszczeniem populacji, prowadząc do zmniejszenia jej wielkości. Wyróżniamy śmiertelność fizjologiczną i ekologiczną. Śmiertelność fizjologiczna opiera się na teoretycznej maksymalnej długości życia, wynikającej z genetycznych uwarunkowań osobników danego gatunku. Ten rodzaj śmiertelności występuje w sztucznym środowisku, w którym warunki ekologiczne są idealne, np. w ogrodach zoologicznych. Śmiertelność ekologiczna to rzeczywista umieralność osobników populacji, uwzględniająca ograniczający wpływ warunków środowiska na długość życia. Śmiertelność ekologiczna dotyczy populacji występujących w naturalnym środowisku.

Krzywe przeżywania

Śmiertelność ekologiczną w graficzny sposób opisują tzw. krzywe przeżywania, które ukazują zależność między wiekiem osobników populacji a zdolnością do przeżycia. Wyróżniamy trzy podstawowe typy krzywych przeżywania: typ I (wypukły), typ II (jednostajnie nachylony) oraz typ III (wklęsły).

R1txn1ICCRgrr

Ilustracja przedstawia trzy typy krzywych przeżywania. Oś pozioma reprezentuje wiek osobników danej populacji, a oś pionowa – procent osobników dożywających danego wieku. Wszystkie trzy krzywe łączą maksimum na osi pionowej (czyli 100 procent) z maksimum na osi wieku. Pierwsza linia na wykresie (typ pierwszy) ma kształt wypukłego łuku. Druga linia (typ drugi) jest prosta. Trzecia linia (typ trzeci) ma kształt wklęsłego łuku.

• Typ I – ukazuje wysoką przeżywalność (niską śmiertelność) osobników młodych i niską przeżywalność (wysoką śmiertelność) osobników starych. Krzywa wypukła jest charakterystyczna dla gatunków wydających na świat nieliczne potomstwo, którym dorosłe osobniki długo się opiekują, np. słoni, nosorożców, człowieka.

• Typ II – ukazuje jednakową przeżywalność (taką samą śmiertelność) osobników w każdym wieku. Krzywa jednostajnie nachylona jest charakterystyczna dla parzydełkowców i niektórych gatunków ptaków.

• Typ III – ukazuje niską przeżywalność (wysoką śmiertelność) osobników młodych i wysoką przeżywalność (niską śmiertelność) osobników starych. Krzywa wklęsła jest charakterystyczna dla gatunków wydających na świat liczne potomstwo, którym dorosłe osobniki się nie opiekują, np. większości gatunków bezkręgowców, ryb i płazów.

R1NuWxdtN1pI31

Na fotografii widoczne są malutkie, nowo wyklute żółwie wygrzebujące się z piasku na plaży. W tle widać fale oceanu.

Migracje

Migracje

Migracje to przemieszczanie się osobników z jednego obszaru na inny. Wyróżniamy:

• emigrację, czyli sytuację, w której część osobników danej populacji opuszcza ją i przemieszcza się do innej populacji tego samego gatunku;

• imigrację, czyli sytuację, w której do danej populacji przybywają osobniki z innej populacji tego samego gatunku.

Emigracje prowadzą do zmniejszenia liczebności populacji, a imigracje powodują jej zwiększenie.

Struktura wiekowa populacji, czyli inaczej rozkład wiekowy, przedstawia udział w populacji osobników w różnych klasach (grupach) wiekowych. Osobniki młode, jeszcze niezdolne do rozmnażania, tworzą klasę w wieku przedrozrodczym. Z kolei osobniki dojrzałe, zdolne do rozmnażania, tworzą klasę w wieku rozrodczym. Natomiast osobniki stare, które utraciły zdolność do rozmnażania, tworzą klasę w wieku porozrodczym. Strukturę wiekową populacji przedstawia się graficznie w postaci piramidy wieku. Kształt piramidy wieku określa obecny stan populacji, na podstawie którego można prognozować jej przyszłe losy: rozwój, stabilizację lub wymieranie.

• Populacja rozwijająca się – największy procentowy udział stanowią osobniki w wieku przedrozrodczym. W perspektywie czasu liczebność takiej populacji będzie rosła. W przypadku populacji ludzi taki kształt piramidy wieku jest charakterystyczny dla krajów rozwijających się (np. Nigerii).

R1bCIM4nGC5xa

Ilustracja zawiera wykres piramidalny obrazujący strukturę populacji rozwijającej się. Na osi poziomej znajduje się liczba lub procent osobników populacji, a na osi pionowej klasa wieku. Wykres ma formę piramidy, w której podstawę tworzy najdłuższa linia, a kolejne piętra linie coraz krótsze, aż do najkrótszej linii na szczycie, wielkości prostokątu. Podstawa piramidy to okres przedrozrodczy, środkowe piętra to okres rozrodczy, a piętra szczytowe to okres porozrodczy.

• Populacja ustabilizowana – procentowy udział w populacji osobników w wieku przedrozrodczym i rozrodczym są do siebie zbliżone. W perspektywie czasu liczebność populacji będzie się utrzymywać na jednakowym poziomie. W przypadku populacji ludzi taki kształt piramidy wieku jest charakterystyczny dla krajów rozwiniętych (np. Kanady).

RYwEE1IfHZgmy

Ilustracja przedstawia wykres w kształcie dzwonu, w którym najdłuższa jest linia najniższa, a kolejne, wyższe linie są coraz krótsze, ale jedynie o nieduże fragmenty. Wykres obrazuje strukturę wiekową populacji ustabilizowanej. Na osi poziomej znajduje się liczba lub procent osobników populacji, a na osi pionowej klasa wieku. Najdłuższa linia "dzwonu", stanowiąca podstawę, pokazuje okres przedrozrodczy, następne piętra piramidy to okres rozrodczy. Ostatnie piętra wykresu to okres porozrodczy.

• Populacja wymierająca – największy procentowy udział w populacji mają osobniki w wieku rozrodczym i porozrodczym. W perspektywie czasu liczebność takiej populacji będzie maleć. W przypadku populacji ludzi taki kształt piramidy wieku jest charakterystyczny dla krajów wysokorozwiniętych (np. Niemiec).

R1G5RVnfVdfTK

Ilustracja zawiera wykres w kształcie urny obrazujący strukturę wiekową populacji wymierającej. Na osi poziomej znajduje się liczba lub procent osobników populacji, a na osi pionowej klasa wieku. Z wykresu wynika, iż w populacji wymierającej większość osobników jest w okresie rozrodczym, najmniej jest natomiast osobników w wieku przedrozrodczym, a osobników w wieku porozrodczym jest niewiele więcej niż w wieku przedrodczym..

Struktura płciowa dotyczy gatunków, u których występuje rozdzielnopłciowośćrozdzielnopłciowośćrozdzielnopłciowość. Zjawisko to polega na obecności osobników dwóch odmiennych płci: męskiej (samce) i żeńskiej (samice). Struktura płciowa to zależność pomiędzy liczebnością samic (♀) i samców (♂) w określonej klasie wieku. Struktura płciowa nie dotyczy gatunków obojnaczychobojnactwoobojnaczych, czyli takich, których przedstawiciele mają zarówno męskie, jak i żeńskie narządy rozrodcze (np. tasiemce, dżdżownice), oraz gatunków zdolnych do rozmnażania partenogenetycznego, w którym możliwy jest rozwój osobników potomnych z niezapłodnionych komórek jajowych (np. mszyce, wrotki). Dla większości populacji występujących w stabilnych warunkach środowiska stosunek płci wynosi mniej więcej 1 : 1. Naturalną przewagę liczebną samic nad nielicznymi samcami w stabilnych warunkach środowiska obserwuje się m.in. w populacjach owadów społecznych (np. u mrówek i pszczół).

Struktura przestrzenna to rozmieszczenie osobników populacji na danym terenie. Cecha ta zależy od warunków środowiska i interakcji w obrębie populacji oraz między różnymi populacjami. Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje rozmieszczenia: skupiskowe, losowe i równomierne.

• Rozmieszczenie skupiskowe – najczęściej obserwowane w przyrodzie. Osobniki danej populacji skupiają się w pewnych rejonach zajmowanego obszaru. Taki sposób rozmieszczenia może wynikać z nierównomiernego rozkładu zasobów środowiska (np. ławica ryb, skupienie pąkli), zachowań społecznych (np. rodzina mrówek, stado antylop, kolonie lęgowe pingwinów) czy sposobu rozmnażania (np. ciężkie nasiona dębu spadające w to samo miejsce, rozmnażanie wegetatywne przez rozłogi u poziomki).

RZ9cugVV1EIO8

Ilustracja przedstawia strukturę przestrzenną skupiskową populacji, zobrazowaną w postaci kilku grup kolorowych kropek.

R11aq6Egv5cPT

Na fotografii znajduje się grupa pąkli, czyli stawonogów prowadzących osiadły tryb życia. Widoczne są ich wapienne pancerzyki.

• Rozmieszczenie losowe – rzadko obserwowane w przyrodzie. Osobniki danej populacji są przypadkowo rozlokowane w przestrzeni. Taki sposób rozmieszczenia może wynikać ze sposobu przemieszczania się (np. rośliny, których nasiona rozsiewane są przez wiatr), przypadkowego rozłożenia zasobów pokarmowych (np. pasożyty przewodu pokarmowego zwierząt) lub jednorodności środowiska życia (np. dżdżownice w glebie).

R19wU8B5iVGWj

Na ilustracji znajdują się nieregularnie rozrzucone kolorowe kropki. Obrazują one strukturę przestrzenną losową.

R11Np9gP4xrk9

Na zdjęciu znajduje się mniszek lekarski (Taraxacum officinale) na tle trawy. Dwa kwiaty mniszka kwitną, pozostałe mają już formę dmuchawca.

• Rozmieszczenie równomierne – bardzo rzadko obserwowane w przyrodzie. Osobniki danej populacji są równomiernie rozlokowane w przestrzeni. Taki sposób rozmieszczenia może wynikać z działań człowieka (np. drzewa owocowe w sadzie), silnej konkurencji o zasoby środowiska lub oddziaływań allelopatycznychallelopatiaallelopatycznych (np. orzech włoski wydziela do otoczenia związki chemiczne hamujące wzrost innych roślin).

RJIcwRcTDQvBQ

Na ilustracji znajdują się kolorowe kropki rozłożone prosto, z zachowaniem równych odległości. Obrazuje to strukturę przestrzenną równomierną.

R1UVDmqJqhLsM

Na zdjęciu widać sad owocowy z dużą liczbą równo rosnących drzewek. Na kilku drzewkach wiszą dojrzałe jabłka. W tle widać czyste, słoneczne niebo, z małą liczbą niewielkich chmur.

Więcej na temat struktury przestrzennej populacji przeczytasz w e‑materiale: Zasięgi i formy rozmieszczenia organizmówDU384RcoUZasięgi i formy rozmieszczenia organizmów.

Populacje różnych gatunków roślin, zwierząt, grzybów i bakterii nie stanowią odrębnych jednostek ekologicznych. Ich wspólne umiejscowienie w czasie i przestrzeni, wzajemne zależności międzypopulacyjne oraz wpływ abiotycznych czynników środowiska sprawiają, że tworzą one całość zwaną ekosystememekosystemekosystemem.

Słownik