If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Liczebność, zagęszczenie i rozmieszczenie populacji

Pojęcie populacji. Sposób, w jaki naukowcy określają i mierzą liczebność, zagęszczenie i rozmieszczenie populacji.

Kluczowe informacje

  • Populacja składa się ze wszystkich organizmów danego gatunku zamieszkujących określony teren.
  • Badanie statystyczne populacji i tego, w jaki sposób zmieniają się one z czasem, nazywamy demografią.
  • Dwoma ważnymi miarami populacji są liczebność populacji, czyli liczba osobników, oraz zagęszczenie populacji, czyli liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości.
  • Ekolodzy szacują wielkość i zagęszczenie populacji za pomocą metody kwadratów i metody wielokrotnych złowień.
  • Organizmy w populacji mogą być rozmieszczone w sposób równomierny, losowy lub skupiskowy. Rozmieszczenie równomierne oznacza, że populacja jest rozmieszczona w podobnych odstępach, losowe wskazuje na przypadkowe rozmieszczenie, a skupiskowe oznacza, że populacja jest podzielona na grupy.

Czym jest populacja?

W życiu codziennym często myślimy o populacji jako liczbie ludzi, którzy żyją w danym miejscu — Nowy Jork ma populację równą 8,6 milionów.1 W Monowi w Nebrasce populacja wynosi jeden. Pomyśl tylko — mógłbyś dwukrotnie zwiększyć populację Monowi, gdybyś się tam przeniósł!
W ekologii populacja składa się ze wszystkich organizmów danego gatunku zamieszkujących określony teren. Na przykład, moglibyśmy powiedzieć, że jedna populacja ludzi żyje w Nowym Jorku, a inna populacja żyje w Gross. Możemy opisać te populacje za pomocą ich liczebności — co często mamy na myśli mówiąc o populacji w kontekście miast — jak również ich zagęszczenia — liczby ludzi przypadających na jednostkę powierzchni — i rozmieszczenia — tego, czy są oni skupieni w grupach, czy od siebie oddaleni.

Demografia: opisywanie populacji i tego, jak się zmieniają

W wielu przypadkach ekolodzy nie badają ludzi w małych czy dużych miastach. Zamiast tego badają różne rodzaje populacji roślin, zwierząt, grzybów, a nawet bakterii. Badanie statystyczne populacji, ludzkiej czy też nie, nazywamy demografią.
Dlaczego demografia jest ważna? Populacje mogą zmieniać się pod względem liczebności i struktury — na przykład struktury płci i wieku — z różnych powodów. Te zmiany mogą wpływać na to, w jak sposób populacja oddziałuje ze swoim środowiskiem fizycznym i innymi gatunkami.
Śledząc populacje na przestrzeni czasu, ekolodzy mogą zobaczyć, w jaki sposób populacje się zmieniały i mogą przewidzieć, jak mogą zmienić się w przyszłości. Monitorowanie liczebności i struktury populacji może również pomóc ekologom wpływać na populacje — na przykład pokazując, czy próby ochrony pomagają gatunkowi zagrożonemu w zwiększaniu liczebności.
W tym artykule rozpoczniemy naszą przygodę z demografią, przyglądając się pojęciom liczebności, zagęszczenia i rozmieszczenia populacji. Zbadamy również niektóre metody, których ekolodzy używają do określenia tych wartości dla występujących w przyrodzie populacji.

Liczebność i zagęszczenie populacji

Aby zbadać demografię populacji, zaczynamy od kilku miar stanowiących punkt odniesienia. Jedna z nich to po prostu liczba osobników w populacji, czyli liczebność populacjiN. Druga to zagęszczenie populacji, czyli liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości siedliska.
Zarówno liczebność, jak i zagęszczenie są ważne podczas opisywania obecnego statusu populacji i, potencjalnie, w przewidywaniu tego, w jaki sposób może się on zmienić w przyszłości:
  • Większe populacje mogą być bardziej stabilne niż mniejsze populacje, ponieważ charakteryzują się większą różnorodnością genetyczną i z tego powodu mają większą szansę na przystosowywanie się do zmian w środowisku na drodze doboru naturalnego.
  • Osobnik należący do populacji o małym zagęszczeniu — gdzie organizmy są rozproszone — może mieć większy problem ze znalezieniem partnera do rozrodu niż osobnik należący do populacji o dużym zagęszczeniu.

Mierzenie liczebności populacji

Czy nie można po prostu policzyć wszystkich organizmów należących do populacji, żeby dowiedzieć się, jaką ma liczebność? Tak byłoby najlepiej! Jednak w wielu przypadkach nie jest to możliwe. Na przykład, czy zechciałbyś spróbować policzyć każdą trawiastą roślinę w swoim trawniku? Albo na przykład każdego łososia w, powiedzmy, jeziorze Ontario, które ma 1638 kilometrów sześciennych objętości?1 Policzenie wszystkich organizmów w populacji może być zbyt kosztowne pod względem czasu i pieniędzy lub może być zwyczajnie niemożliwe.
W związku z tym naukowcy często szacują liczebność populacji, pobierając jedną lub więcej próbek i używając ich do wyciągnięcia wniosków dotyczących całej populacji. Jest wiele metod, za pomocą których można zbadać populacje w celu określenia ich liczebności i zagęszczenia. Teraz przyjrzymy się dwóm najważniejszym: metodom kwadratów i wielokrotnych złowień.

Metoda kwadratów

W przypadku nieruchomych organizmów, takich jak rośliny — lub bardzo małych i wolno poruszających się organizmów — do ustalenia liczebności i zagęszczenia populacji można użyć wydzielonych kawałków terenu nazywanych kwadratami. Każdy kwadrat wyznacza obszar o takim samym rozmiarze — na ogół w kształcie kwadratu — w obrębie siedliska. Kwadrat można stworzyć wyznaczając teren za pomocą patyków i sznurków lub używając drewnianego, plastikowego lub metalowego kwadratu, który kładzie się na ziemi, co przedstawiono na poniższym zdjęciu.
Zmodyfikowany obraz Population demography: Figure 2, OpenStax College, Biology, CC BY 4.0; oryginalny obraz: NPS Sonoran Desert Network
Po wyznaczeniu kwadratów badacze liczą osobniki w obrębie każdego z nich. W obrębie siedliska bada się wiele kwadratów w kilku różnych, przypadkowych miejscach, co sprawia, że zgromadzone liczby są reprezentatywne dla całego siedliska. Dane mogą być potem użyte do oszacowania liczebności i zagęszczenia populacji w całym siedlisku.

Metoda wielokrotnych złowień

W przypadku organizmów, które się przemieszczają, na przykład ssaków, ptaków lub ryb, w celu określenia rozmiaru populacji używa się często metody wielokrotnych złowień. W tej metodzie łapie się zwierzęta i w jakiś sposób się je znakuje — na przykład, używając kolczyków, obrączek, farby czy innego oznakowania ciała, jak na poniższych zdjęciach. Następnie oznakowane zwierzęta są wypuszczane z powrotem do środowiska i mieszają się z resztą populacji.
Obraz: Population demography: Figure 3, OpenStax College, Biology, CC BY 4.0; oryginały: po lewej - Neal Herbert, NPS, praca zmodyfikowana; pośrodku - Pacific Southwest Region USFWS, praca zmodyfikowana; po prawej - Ingrid Taylar, praca zmodyfikowana
Później zbiera się nową grupę zwierząt. Nowa grupa będzie zawierała część osobników, która zostały oznakowane wcześniej i część osobników, które nie były oznakowane. Określając stosunek osobników oznakowanych do nieoznakowanych naukowcy mogą oszacować, ile osobników jest w całej populacji.

Przykład: użycie metody wielokrotnych złowień

Powiedzmy, że chcemy dowiedzieć się, jaką liczebność ma populacja jeleni. Załóżmy, że złapaliśmy 80 jeleni, oznakowaliśmy je i wypuściliśmy z powrotem do lasu. Po jakimś czasie — pozwalając na wymieszanie się oznakowanych jeleni z resztą populacji — wracamy tam i łapiemy kolejne 100 jeleni. Okazuje się, że 20 spośród tych jeleni jest już oznakowanych.
Jeśli 20 ze 100 jeleni jest oznakowanych, sugeruje to, że oznakowane jelenie — których, jak wiemy, jest 80 — tworzą 20% populacji. Posługując się tą informacją, możemy sformułować następującą zależność (gdzie M oznacza liczbę osobników oznakowanych w pierwszej próbie, N - liczebność populacji, x - liczbę oznakowanych osobników złapanych ponownie w drugiej próbie, a n - liczbę osobników złapanych w drugiej próbie):
oznakowane w pierwszej próbie (M)liczebność populacji (N)=oznakowane osobniki złapane w drugiej próbie (x)złapane w drugiej próbie(n)
MN = xn
Następnie przekształcamy równanie:
N = nMx
Wreszcie podstawiamy wartości z przykładu z jeleniami:
N = (100 złapane w drugiej próbie)(80 oznakowane w pierwszej próbie)(20 oznakowane osobniki złapane w drugiej próbie ) = 400 jeleni
To podejście nie zawsze jest idealne. Niektóre zwierzęta z pierwszej złapanej grupy mogą nauczyć się, jak uniknąć ponownego złapania w drugiej próbie, zawyżając szacunkowe obliczenia liczebności populacji. Ewentualnie te same zwierzęta mogłyby być preferencyjnie złapane ponownie — zwłaszcza, jeśli pojawi się nagroda w postaci jedzenia — co doprowadziłoby do zaniżenia liczebności populacji. Co więcej, niektóre gatunki mogą ucierpieć ze względu na sposób oznakowania, co obniża ich szanse na przeżycie. Podejście to zakłada również, że zwierzęta nie umierają, nie rodzą się, nie opuszczają, ani nie dołączają do populacji w czasie trwania badania.
Alternatywne metody określenia liczebności populacji obejmują elektroniczne śledzenie zwierząt oznakowanych nadajnikami radiowymi oraz używanie danych z komercyjnego łowienia ryb i łapania zwierząt.

Rozmieszczenie gatunków

Często ekolodzy chcą znać nie tylko liczbę i zagęszczenie osobników na danym terenie, ale również ich rozmieszczenie. Wzorce rozmieszczenia gatunków odnoszą się do tego, w jaki sposób osobniki w populacji są rozmieszczone w przestrzeni w danym momencie.
Osobniki tworzące populacje mogą być mniej lub bardziej równomiernie rozmieszczone, rozmieszczone losowo (bez konkretnego wzorca) lub mogą występować w grupach. Te wzorce nazywamy odpowiednio rozmieszczeniem równomiernym, losowym i skupiskowym.
Zmodyfikowany obraz Population distribution, Yerpo, CC BY-SA 4.0; zmodyfikowany obraz posiada licencję CC BY-SA 4.0
  • Rozmieszczenie równomierne. W rozmieszczeniu równomiernym, osobniki w danej populacji są rozmieszczone mniej lub bardziej równomiernie. Jeden z przykładów rozmieszczenia równomiernego dotyczy roślin, które wydzielają toksyny hamujące wzrost znajdujących się w pobliżu osobników — zjawisko to nazywamy allelopatią. Możemy również spotkać się z rozmieszczeniem równomiernym gatunków zwierząt, kiedy to osobniki wyznaczają i bronią swojego terytorium.
  • Rozmieszczenie losowe. W rozmieszczeniu losowym osobniki są rozmieszczone przypadkowo, bez konkretnego wzorca. Przykładem rozmieszczenia losowego jest mniszek pospolity i inne rośliny wiatrosiewne. Nasiona są szeroko rozsiewane i kiełkują tam, gdzie spadną, o ile znajdą się w korzystnym środowisku — z wystarczającą ilością gleby, wody, składników odżywczych i światła.
  • Rozmieszczenie skupiskowe. W rozmieszczeniu skupiskowym osobniki występują w grupach. Rozmieszczenie skupiskowe może zostać zaobserwowane w przypadku roślin, które rozsiewają swoje nasiona bezpośrednio na znajdującą się w pobliżu glebę — tak jak dęby — lub u zwierząt, które żyją w stadach — ławice ryb lub stada słoni. Rozmieszczenie skupiskowe występuje również w niejednolitych siedliskach, w których tylko niektóre skrawki ziemi nadają się do zamieszkania.
Jak widać na tych przykładach, rozmieszczenie osobników w populacji zapewnia więcej informacji na temat tego, w jaki sposób one oddziałują ze sobą — i swoim środowiskiem — niż zwyczajne zmierzenie zagęszczenia.

Podsumowanie

W ekologii populacja składa się ze wszystkich organizmów danego gatunku zamieszkujących określony teren. Badanie statystyczne populacji i tego, w jaki sposób zmieniają się one z czasem, nazywamy demografią.
Dwoma ważnymi miarami populacji są liczebność populacji, czyli liczba osobników, oraz zagęszczenie populacji, czyli liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości. Ekolodzy często szacują liczebność i zagęszczenie populacji, posługując się metodami kwadratów i wielokrotnych złowień.
Populację można opisać za pomocą rozmieszczenia osobników, które ją tworzą. Osobniki mogą mieć rozmieszczenie równomierne, losowe lub skupiskowe. Równomierne oznacza, że populacja jest rozmieszczona równomiernie, losowe oznacza rozmieszczenie przypadkowe, a skupiskowe wskazuje na to, że populacja jest podzielona na grupy.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.