Czynniki, które wpływają na dynamikę populacjipopulacjapopulacji, to jej rozrodczość, śmiertelność oraz migracje.

bg‑yellow

Rozrodczość populacji

Rozrodczość populacji to liczba potomstwa wydanego na świat w określonym czasie. Zazwyczaj wartość tę podaje się dodatkowo w przeliczeniu na konkretną liczbę osobników w populacji, np. dla populacji ludzkich rozrodczość wyraża się zwykle liczbą urodzeń na tysiąc osób w ciągu roku.

Rozrodczość warunkuje wzrost i rozwój populacji, prowadząc do zwiększenia jej liczebności. Wyróżniamy rozrodczość maksymalną (fizjologiczną)rozrodczość ekologiczną.

RoNLDoEGGcX3s
Na slajdzie pierwszym wyjaśniono, że maksymalna rozrodczość populacji to teoretyczna zdolność do wytwarzania potomstwa przez osobniki danego gatunku. W warunkach naturalnych sytuacje takie, występują bardzo rzadko, można je odnieść wyłącznie do gatunków hodowanych, na przykład w laboratorium. Przyjmuje się, że w przypadku idealnych warunków ekologicznych jedynym ograniczeniem takiej rozrodczości są biologiczne możliwości takiego gatunku. To rozrodczość fizjologiczna. Na slajdzie drugim wyjaśniono, że rozrodczość rzeczywista dotyczy populacji występujących w naturalnym środowisku. Jest to rzeczywista zdolność do wydawania potomstwa, uwzględniająca ograniczający wpływ warunków środowiska. Tak zwany opór środowiska. Czynnikami ograniczającymi rozrodczość są między innymi: niedobór światła, wody, soli mineralnych, pokarmu, przegęszczenie, a także obecność roślinożerców, drapieżników czy pasożytów. To inaczej rozrodczość ekologiczna.

Rozrodczość populacji zależy od strategii rozrodczej gatunku. W oparciu o nakłady energetyczne, które przypadają na potomka danego gatunku, wyróżniamy dwa modele strategii rozrodu: r oraz K.

Strategia typu r

W przypadku strategii typu r nakłady energetyczne rodziców są skrajnie małe, a liczba potomstwa (i jego śmiertelność) jest bardzo duża.

Strategia ta występuje np. u owadów, ryb czy płazów. Przykładem gatunku o strategii rozrodczej typu r jest tasiemiec uzbrojony (Taenia solium), którego ciało składa się z setek członów, a wewnątrz każdego z nich produkowane są setki tysięcy jaj.

Strategia typu K

W przypadku strategii typu K nakłady energetyczne rodziców są stosunkowo duże, a liczba potomstwa jest mała.

Ta strategia rozrodcza występuje np. u niedźwiedzi oraz orłów, które wkładają dużo energii w polowanie na pożywienie dla młodych i ochronę ich życia. Koszt energetyczny, który rodzice ponoszą, jest wysoki. Gdyby mieli oni bardzo liczne potomstwo, nie byliby w stanie ani go wyżywić, ani zapewnić im dostatecznego bezpieczeństwa.

Porównanie strategii rozrodczych typu r i typu K:

Cecha

Strategia rozrodcza typu r

Strategia rozrodcza typu K

Liczba potomstwa

duża

mała

Sprawowanie opieki nad potomstwem

nie

tak

Rozmiary ciała potomstwa

małe

duże

Tempo wzrostu organizmu

szybkie

wolne

Osiągane rozmiary ciała

małe

duże

Długość życia organizmu

krótkie

długie

Warunki środowiskowe

niestabilne

stabilne

bg‑yellow

Śmiertelność

Kolejnym istotnym czynnikiem wpływającym na liczebność populacji jest śmiertelnośćśmiertelność populacjiśmiertelność. Śmiertelność populacji to liczba osobników, które giną w określonym czasie.

W warunkach sztucznych (np. hodowlach laboratoryjnych) obserwujemy śmiertelność minimalną (fizjologiczną). Jest to śmiertelność, która wynika jedynie z genetycznych uwarunkowań organizmu, tzn. jeśli warunki życia są idealne, osobniki umierają tylko ze starości.

Ciekawostka

W warunkach idealnych, np. laboratoryjnych, myszy dożywają do dwóch lat, a koty nawet do 15.

Śmiertelność populacji funkcjonujących w naturalnych warunkach środowiska, np. myszy na łące, nazywa się śmiertelnością rzeczywistą (ekologiczną) i jest ona rzeczywistą śmiertelnością populacji, która podlega działaniu oporu środowiskaopór środowiskaoporu środowiska.

Rzeczywista śmiertelność populacji zawsze przewyższa śmiertelność minimalną, ponieważ w naturalnym środowisku przyczyn śmierci organizmów jest więcej niż w warunkach idealnych. Do czynników, które mogą zwiększać śmiertelność organizmów, zaliczamy m.in. choroby, brak pożywienia, ograniczoną przestrzeń życiową, interakcje pomiędzy populacjami (np. konkurencja, drapieżnictwo) czy losowe wypadki.

Śmiertelność rzeczywista = śmiertelność minimalna + czynniki zwiększające śmiertelność populacji

Do opisu śmiertelności rzeczywistej wykorzystywane są tabele przeżywania, w których zestawia się dane dotyczące śmiertelności osobników (należących do tej samej populacji) w różnym wieku. Na podstawie tabel przeżywania można skonstruować krzywe przeżywania. Przedstawiają one zależność śmiertelności osobników w populacji od ich wieku.

Więcej o tabelach przeżywania i rodzajach krzywych przeżywania przeczytasz w e‑materiale pt. Tabele przeżywalności i krzywe przeżywaniaPdA3KkzqETabele przeżywalności i krzywe przeżywania.

bg‑yellow

Migracje populacji

Migracje to przemieszczanie się osobników z jednego obszaru na inny.

Wyróżniamy dwa rodzaje migracji: emigracjęimigrację.

RTPdH48EITcZ1
Na slajdzie pierwszym wyjaśniono, że emigracja to sytuacja, w której część osobników opuszcza teren zajmowany przez swoją populację. Przemieszcza się do innej populacji tego samego gatunku. Na slajdzie drugim wyjaśniono, że imigracja to sytuacja, w której do danej populacji przybywają osobniki z innej populacji tego samego gatunku.

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

Główną przyczyną migracji jest pogorszenie warunków środowiska, np. niedobór pożywienia lub wody, brak siedliska. Zwierzęta migrują także w poszukiwaniu partnerów do rozrodu.

bg‑gray1
Ciekawostka

Niektóre gatunki ryb odbywają dalekie wędrówki związane z rozrodem, np. łososie wpływają do rzek w celu złożenia ikry. Węgorze, by odbyć tarło, spływają w odwrotnym kierunku – z rzek do Morza Sargassowego. Wędrówka ta zajmuje im rok i jest podróżą tylko w jedną stronę. Z ikry rozwija się narybek, któremu dotarcie do miejsc życia rodziców zajmuje aż dwa lata.

bg‑yellow

Liczebność (dynamika) populacji

Zestawienie rozrodczości, śmiertelności oraz migracji (imigracji i emigracji) w danym okresie czasu pozwala określić liczebność (dynamikę) populacji. Zależność pomiędzy tymi czynnikami wyrazić można w postaci wzoru:

liczebność populacji = (rozrodczość − śmiertelność) + (imigracje − emigracje)

Liczebność populacji podlega ciągłym zmianom, nazywanym fluktuacjami. Zwykle wiążą się one ze zmianą warunków środowiska i mają przemijający, okresowy charakter. Na fluktuacje mogą wpływać także oddziaływania międzygatunkowe, np. zmiana liczebności ofiar może powodować zmianę liczebności drapieżników.

R130aeDEgZrm51
Wykres liniowy ilustruje zmiany liczebności zależnych od siebie populacji: drapieżcy rysia i ofiary zająca bielaka w Kanadzie. Lista elementów:
  • 1. zestaw danych:
    • Lata: 1845
    • Zając: 20; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 60; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 2. zestaw danych:
    • Lata: 1850
    • Zając: 61; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 20; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 3. zestaw danych:
    • Lata: 1855
    • Zając: 60; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 30; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 4. zestaw danych:
    • Lata: 1860
    • Zając: 22; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 10; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 5. zestaw danych:
    • Lata: 1865
    • Zając: 160; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 70; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 6. zestaw danych:
    • Lata: 1870
    • Zając: 10; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 10; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 7. zestaw danych:
    • Lata: 1875
    • Zając: 100; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 40; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 8. zestaw danych:
    • Lata: 1880
    • Zając: 8; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 10; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 9. zestaw danych:
    • Lata: 1885
    • Zając: 140; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 80; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 10. zestaw danych:
    • Lata: 1890
    • Zając: 58; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 19; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 11. zestaw danych:
    • Lata: 1895
    • Zając: 80; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 50; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 12. zestaw danych:
    • Lata: 1900
    • Zając: 6; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 4; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 13. zestaw danych:
    • Lata: 1905
    • Zając: 75; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 70; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 14. zestaw danych:
    • Lata: 1910
    • Zając: 30; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 10; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 15. zestaw danych:
    • Lata: 1915
    • Zając: 60; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 50; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 16. zestaw danych:
    • Lata: 1920
    • Zając: 5; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 5; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 17. zestaw danych:
    • Lata: 1925
    • Zając: 70; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 50; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 18. zestaw danych:
    • Lata: 1930
    • Zając: 20; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 20; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
  • 19. zestaw danych:
    • Lata: 1935
    • Zając: 76; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
    • Ryś: 38; Podpis osi wartości: Liczebność osobników w tysiącach
Na wykresie zaczerpniętym z Księgi handlowej kompani Zatoki Hudsona zobrazowano zmiany liczebności zależnych od siebie populacji: rysia kanadyjskiego i zająca. W wyniku oddziaływania drapieżcy jakim jest ryś najczęściej dochodzi do śmierci ofiary. Zająca. Drapieżnik, aby łatwiej złapać ofiarę między innymi opanował szybki bieg, nabył maskujące barwy. Ma też dobrze rozwinięte zmysły. Ofiara, w tym wypadku zając, by uniknąć ataku drapieżnika, wykształciła między innymi maskujące ubarwienie ciała i szybki bieg. Ryś kanadyjski wyspecjalizował się w polowaniu na zające amerykańskie, które poruszają się po śniegu równie zręcznie jak on. Gatunek ten rozmnaża się cyklicznie. W ślad za wahaniami liczebności jego populacji idą podobne wahania w populacji rysia. Nie oznacza to jednak, że w czasie spadku liczebności zajęcy dorosłe rysie masowo wymierają, w tym okresie intensywniej polują na inne zwierzęta. To znaczy: gryzonie, ptaki oraz młode, osłabione po zimie owce czy karibu.
Wykres ilustrujący zmiany liczebności zależnych od siebie populacji: drapieżcy rysia i ofiary zająca bielaka w Kanadzie. Źródło: wyciąg z Księgi handlowej Kompanii Zatoki Hudsona (Hudson Bay Company).
Źródło: EnglishSquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Dla zainteresowanych

Więcej o drapieżnictwie i innych oddziaływaniach antagonistycznych przeczytasz w e‑materiale Oddziaływania antagonistyczne między organizmamiPuYct1kmoOddziaływania antagonistyczne między organizmami.

Słownik

czynniki abiotyczne
czynniki abiotyczne

nieożywione elementy danego środowiska, mające bezpośredni lub pośredni wpływ na funkcjonowanie współwystępujących z nimi organizmów żywych

czynniki biotyczne
czynniki biotyczne

czynniki ekologiczne polegające na oddziaływaniu żywych organizmów w sposób bezpośredni lub pośredni na inne organizmy; podobnie jak czynniki abiotyczne regulują rozmieszczenie i liczebność populacji; należą do nich zależności międzygatunkowe oraz konkurencja wewnątrzgatunkowa

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

śmiertelność populacji
śmiertelność populacji

spadek liczby osobników w populacji wywołany śmiercią w wyniku chorób, konkurencji, drapieżnictwa, starzenia się i czynników abiotycznych, np. niskiej temperatury

opór środowiska
opór środowiska

suma czynników środowiskowych (m.in. pokarm, woda, drapieżnictwo, choroby, akumulacja toksycznych metabolitów) ograniczających wzrost populacji i decydujących o maksymalnej liczbie osobników w populacji