Популяционная экология
Популяционная экология изучает, как численность организмов одного вида изменяется во времени и пространстве, и какие факторы — рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция, формируемые ресурсами, конкурентами и хищниками — определяют эти изменения.
Definition
Популяционная экология — это исследование размера, плотности, возрастной структуры и динамики популяций одного вида, а также демографических и экологических процессов, которые управляют их ростом, регуляцией и устойчивостью.
Scope
Эта область рассматривает динамику популяций одного вида: как рост описывается экспоненциальными и логистическими моделями, как показатели рождаемости и смертности суммируются в таблицах жизни, и как плотностно-зависимые и плотностно-независимые факторы регулируют численность. Она распространяется на взаимодействия двух видов, такие как конкуренция и хищничество, которые влияют на траектории популяций, а также на метапопуляционные и источниково-стоковые динамики, связывающие локальные популяции в фрагментированных ландшафтах.
Sub-topics
Core questions
- Что определяет, растет ли популяция, сокращается или остается стабильной?
- Как плотностно-зависимые и плотностно-независимые факторы регулируют размер популяции?
- Как возрастные и стадиеспецифические показатели рождаемости и смертности формируют динамику популяции?
- Как расселение и пространственная структура влияют на устойчивость популяций в ландшафтах?
Key theories
- Экспоненциальный и логистический рост
- В неограниченной среде популяции растут геометрически, но по мере увеличения плотности внутривидовая конкуренция за ограниченные ресурсы замедляет рост до несущей способности, что дает сигмовидную логистическую кривую, лежащую в основе большей части популяционной теории.
- Плоттностная зависимость и регуляция
- Подушевые показатели рождаемости и смертности, изменяющиеся в зависимости от плотности, обеспечивают отрицательную обратную связь, которая, как правило, возвращает популяции к равновесию, отличая регулирующие факторы от плотностно-независимых возмущений, которые лишь нарушают численность.
- Динамика метапопуляций
- Многие виды существуют как совокупности локальных популяций, связанных расселением, где региональная устойчивость зависит от баланса между локальными вымираниями и реколонизациями, а не от стабильности какого-либо одного участка.
Clinical relevance
Модели популяционной экологии используются для управления эксплуатируемыми запасами, восстановления исчезающих видов, контроля вредителей и инвазивных организмов, а также для прогнозирования того, как популяции реагируют на потерю среды обитания и изменение климата. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.
History
Верхульст представил логистическое уравнение в 1830-х годах, а Перл и Рид вновь открыли его в начале двадцатого века. Лотка и Вольтерра независимо сформулировали уравнения хищник-жертва и конкуренции в 1920-х годах, дебаты о плотностной зависимости последовали в середине века, а Левинс, а затем Хански развивали теорию метапопуляций с 1960-х годов.
Debates
- Плоттностно-зависимая против плотностно-независимой регуляции
- Экологи долго спорили о том, регулируются ли популяции главным образом плотностно-зависимыми обратными связями или движимы плотностно-независимыми факторами, такими как погода; современная точка зрения рассматривает оба фактора как действующие совместно, при этом регуляция требует некоторой плотностной зависимости.
Key figures
- Pierre-Francois Verhulst
- Raymond Pearl
- Alfred Lotka
- Vito Volterra
- Ilkka Hanski
Related topics
Seminal works
- begon2006
- gotelli2008
- hanski1998
Frequently asked questions
- Что такое несущая способность?
- Несущая способность — это размер популяции, который данная среда может поддерживать неограниченно долго, учитывая ее ресурсы; в логистической модели это плотность, при которой рождаемость уравновешивает смертность, и рост прекращается.
- Что такое метапопуляция?
- Метапопуляция — это совокупность пространственно разделенных популяций одного вида, связанных случайным расселением, где региональная устойчивость зависит от баланса между локальными вымираниями и реколонизациями.