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
Zięby Darwina to grupa kilkunastu gatunków ptaków będących przykładem działania doboru naturalnego na populację. Ptaki te wywodzą się od wspólnego przodka, który zamieszkiwał jedną z wysp archipelagu Galapagos. Początkowo jednolita grupa organizmów w toku ewolucji uległa zróżnicowaniu na gatunki przystosowane do życia w odmiennych niszach ekologicznych. Wykształcenie odpowiednich cech budowy umożliwiło ptakom pobieranie różnego rodzaju pokarmu. Przedstawione na rycinie gatunki zięb Darwina to: A – darwinka wielkodzioba (Geospiza magnirostris), B – darwinka czarna (Geospiza fortis), C – kłowacz mały (Camarhynchus parvulus) i D – owadziarka zielona (Certhidea olivacea).
Źródło: Collage by Kiwi Rex, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.

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 biotyczneabiotyczneczynniki 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.

bg‑blue

Cechy populacji

R1L30xmGeNRQl1
Mapa myśli. Lista elementów: Nazwa kategorii: Cechy populacjiElementy należące do kategorii Cechy populacjiNazwa kategorii: Liczebność i zagęszczenieNazwa kategorii: Struktura wiekowaNazwa kategorii: Struktura płciowaNazwa kategorii: Struktura przestrzennaKoniec elementów należących do kategorii Cechy populacji
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Liczebność i zagęszczenie

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 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
Pisklęta kapturnika (Lophodytes cucullatus), gatunku z rodziny kaczkowatych, naturalnie występującego w Ameryce Północnej. Samiec i samica tworzą monogamiczną parę. Samica składa w gnieździe od 6 do 18 jaj, z których po ok. 30-dniowym okresie wysiadywania wykluwają się młode osobniki.
Źródło: 4028mdk09, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
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
Trzy typy krzywych przeżywania. Oś pozioma przedstawia wiek osobników danej populacji, a oś pionowa – procent (%) osobników dożywających danego wieku.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • 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
Samice żółwi morskich (Cheloniidae) wykopują w piasku dołki, do których jednorazowo składają ok. 150 jaj. Po ich złożeniu zakopują dołek piaskiem i wracają do oceanu. Ciepło niezbędne do inkubacji jaj pochodzi z promieniowania słonecznego. Z jaj wykluwają się młode osobniki, które po wygrzebaniu się z gniazda muszą jak najszybciej dotrzeć do wody. W czasie wędrówki po plaży znaczna liczba młodych żółwi zostaje zjedzona przez kraby i ptaki. Te, którym uda się dotrzeć do oceanu, są pożywieniem dla wielu gatunków ryb. Tylko nieliczne młode żółwie mają szansę dożyć okresu dorosłości i wydać na świat własne potomstwo. Przedstawiony sposób rozmnażania jest opisywany przez krzywą przeżywania typu III.
Źródło: Jeroen Looyé, Flickr, licencja: CC BY-SA 2.0.
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.

bg‑azure

Struktura wiekowa

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
Populacja rozwijająca się, czyli taka, w której największy procentowy udział populacji, stanowią osobniki w wieku przedrozrodczym. W perspektywie czasu liczebność takiej populacji będzie rosła.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • 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
Struktura wiekowa populacji ustabilizowanej ma kształt dzwonu. Udział procentowy osobników młodych i dorosłych są zbliżone, natomiast najmniejszy udział mają osobniki stare. Prowadzi to do zastępowalności osobników z poszczególnych klas wieku.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • 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
Struktura wiekowa populacji wymierającej ma kształt urny. Duży udział procentowy osobników starych i dorosłych, a mały osobników młodych prowadzi do spadku liczebności populacji.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Struktura płciowa

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).

bg‑azure

Struktura przestrzenna

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).

  • 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).

  • 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).

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

allelopatia
allelopatia

(gr. allēlo – nawzajem, páthos – cierpienie) - wzajemne oddziaływania między roślinami lub między roślinami a mikroorganizmami wywołane wydzielaniem różnego typu związków chemicznych do podłoża, wody i atmosfery

biocenoza
biocenoza

(gr. bios – życie; koinós – wspólny) zespół populacji organizmów roślinnych, zwierzęcych i mikroorganizmów danego środowiska (biotopu), należących do różnych gatunków, ale powiązanych ze sobą różnorodnymi czynnikami ekologicznymi i zależnościami pokarmowym

czynniki abiotyczne
czynniki abiotyczne

(z gr. a-/an- zaprzeczenie, brak czegoś; bios – życie) - czynniki fizykochemiczne, takie jak temperatura, światło, woda, poziom zasolenia czy właściwości gleby, przynależne określonemu środowisku i wpływające na organizmy żywe

czynniki biotyczne
czynniki biotyczne

(z gr. bios – życie) - czynniki występujące w określonym środowisku w wyniku oddziaływania żywych organizmów na inne żywe organizmy

dobór naturalny
dobór naturalny

selekcja naturalna; mechanizm ewolucji biologicznej, w którym organizmy z pewnymi cechami dziedzicznymi (bardziej korzystnymi w danym środowisku) mają większe szanse na przeżycie i rozród niż organizmy z innymi cechami (mniej korzystnymi)

ekosystem
ekosystem

(gr. oíkos – mieszkanie, gospodarstwo, środowisko; sýstēma – zestawienie, połączenie) - złożony układ ekologiczny, charakterystyczny dla określonego typu środowiska, zasiedlony przez zespół populacji różnych gatunków, które pozostają we wzajemnych zależnościach wraz z zespołem fizykochemicznych czynników środowiska

gatunek
gatunek

zespół osobników o podobnej budowie, wspólnym pochodzeniu, mogących się swobodnie krzyżować, dając płodne potomstwo

nisza ekologiczna
nisza ekologiczna

n-wymiarowa przestrzeń, na którą składa się całkowity zakres czynników biotycznych i abiotycznych właściwych dla danego organizmu (definicja wg Hutchinsona)

obojnactwo
obojnactwo

hermafrodytyzm, dwupłciowość; występowanie u tego samego osobnika zarówno męskich, jak i żeńskich narządów rozrodczych

partenogeneza
partenogeneza

dzieworództwo; rodzaj rozmnażania płciowego, w którym osobniki potomne powstają z niezapłodnionych komórek jajowych

populacja
populacja

grupa osobników tego samego gatunku żyjących równocześnie w określonym środowisku lub obszarze i krzyżujących się między sobą; osobniki te wzajemnie na siebie oddziałują; interakcje ekologiczne i rozrodcze między osobnikami w jednej populacji są częstsze niż interakcje z osobnikami innych populacji tego samego gatunku

poziom troficzny
poziom troficzny

grupa organizmów zajmujących taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym

rozdzielnopłciowość
rozdzielnopłciowość

zjawisko polegające na obecności w obrębie gatunku osobników dwóch odmiennych płci: męskiej (samce) i żeńskiej (samice)

siedlisko
siedlisko

fizyczna przestrzeń o określonych czynnikach abiotycznych, w której występuje dana populacja