Pertumbuhan dan Regulasi Populasi

Seberapa cepat populasi tumbuh, dan apa yang menghentikannya tumbuh tanpa batas, dijelaskan oleh model sederhana perubahan eksponensial dan logistik yang ditumpangkan dengan umpan balik yang bergantung pada kepadatan.

Definition

Pertumbuhan dan regulasi populasi berkaitan dengan laju perubahan ukuran populasi seiring waktu dan proses yang bergantung pada kepadatan serta independen kepadatan yang mengatur peningkatan, penurunan, dan kecenderungan untuk kembali ke kelimpahan ekuilibrium.

Scope

Topik ini mencakup deskripsi matematis perubahan populasi: pertumbuhan geometris dan eksponensial dalam waktu diskrit dan kontinu, model logistik dengan daya dukung, dan perbedaan antara proses yang bergantung pada kepadatan yang mengatur populasi dan faktor-faktor independen kepadatan yang mengganggunya. Ini mencakup tingkat peningkatan per kapita, tingkat pertumbuhan intrinsik, dan umpan balik yang menghasilkan ekuilibria stabil, siklus, atau kekacauan.

Core questions

• Bagaimana model eksponensial dan logistik menggambarkan perubahan populasi?
• Apa itu laju peningkatan intrinsik dan bagaimana cara memperkirakannya?
• Bagaimana ketergantungan kepadatan mengatur ukuran populasi?
• Kapan populasi menunjukkan ekuilibria stabil, siklus, atau dinamika kacau?

Key theories

Model logistik dan daya dukung

Ketika kepadatan mendekati daya dukung lingkungan, pertumbuhan per kapita menurun menuju nol, menghasilkan lintasan logistik sigmoid yang berfungsi sebagai model dasar pertumbuhan yang diatur.

Regulasi yang bergantung pada kepadatan

Umpan balik negatif di mana tingkat kelahiran dan kematian bergantung pada kepadatan cenderung menstabilkan populasi di sekitar ekuilibrium, dan diperlukan untuk regulasi sejati dibandingkan dengan hanya gangguan oleh faktor eksternal.

Mechanisms

Perubahan populasi adalah efek bersih dari kelahiran dan kematian (serta migrasi) per individu per unit waktu. Ketika laju per kapita konstan, jumlah berubah secara geometris; ketika tingkat kelahiran dan kematian bervariasi dengan kepadatan melalui persaingan sumber daya, kepadatan, atau penyakit, umpan balik negatif yang dihasilkan memperlambat pertumbuhan mendekati daya dukung dan dapat menghasilkan ekuilibria, siklus teredam atau stabil, atau fluktuasi kacau tergantung pada kekuatan dan waktu umpan balik.

Clinical relevance

Model pertumbuhan dan regulasi mendasari pemanenan berkelanjutan, peramalan wabah hama, dan penilaian risiko kepunahan untuk populasi kecil. Ini adalah konteks pendidikan, bukan resep manajemen.

History

Persamaan logistik Verhulst tahun 1838 ditemukan kembali oleh Pearl dan Reed sekitar tahun 1920. Debat pertengahan abad tentang apakah populasi diatur dipertajam oleh Nicholson, Andrewartha, dan Birch, dan Robert May menunjukkan pada tahun 1970-an bahwa bahkan model sederhana yang bergantung pada kepadatan dapat menghasilkan siklus dan kekacauan.

Debates

Apakah model deterministik sederhana menangkap dinamika populasi yang sebenarnya?

Apakah logistik yang mulus dan variannya secara memadai menggambarkan populasi lapangan yang bising dan stokastik masih diperdebatkan, dengan beberapa menekankan stokastisitas lingkungan dan jeda waktu daripada regulasi deterministik.

Key figures

• Pierre-Francois Verhulst
• Raymond Pearl
• Robert May
• Peter Turchin

Seminal works

• gotelli2008
• begon2006
• turchin1999

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara pertumbuhan eksponensial dan logistik?

Pertumbuhan eksponensial mengasumsikan sumber daya tak terbatas dan laju per kapita konstan, memberikan peningkatan yang dipercepat, sedangkan pertumbuhan logistik menggabungkan daya dukung sehingga pertumbuhan melambat dan mendatar seiring dengan meningkatnya kepadatan.

Apa yang dimaksud dengan ketergantungan kepadatan?

Ketergantungan kepadatan berarti bahwa tingkat kelahiran atau kematian per kapita berubah seiring dengan kepadatan populasi, memberikan umpan balik yang dapat mengatur populasi menuju ukuran ekuilibrium.