ЭКОЛОГИЯ НАСЕЛЕНИЯ

Экология | обратно вверх

В предыдущих главах/единицах мы сконцентрировались на биологии отдельной клетки, ткани, и организма. Есть уровни организации выше отдельного организма, который будет предметом этой единицы. Отдельные организмы сгруппированы в население, которое в свою очередь формирует сообщества, которые формируют экосистемы. Экосистемы составляют биосферу, которая включает всю жизнь на Земле. Если будет жизнь на других планетах, то мы будем нуждаться в другом уровне организации?

Биосфера: сумма всех живых существ, взятых в соединении с их средой. В основном, где жизнь происходит, от верхних пределов атмосферы к главным немногим метрам почвы, к основаниям океанов. Мы делим землю на атмосферу (воздух), литосфера (земля), гидросфера (вода), и биосфера (жизнь).

Экосистема: отношения меньшие группы организмов друг с другом и их средой. Ученые часто говорят о взаимосвязанности живых существ. С тех пор, согласно теории Дарвина, организмы приспосабливаются к их среде, они должны также приспособиться к другим организмам в той окружающей среде. Мы можем обсудить поток энергии через экосистему от фотосинтетических автотрофов до травоядных животных плотоядным животным.

Сообщество: отношения между группами различных разновидностей. Например, сообщества пустыни состоят из кроликов, американских волков, змей, птиц, мышей и таких заводов как sahuaro кактус (Carnegia gigantea), Ocotillo, кустарник креозота, и т.д. структура Сообщества может быть нарушена такими вещами как огонь, деятельность человека, и перенаселенность.

Разновидности: Группы подобных людей, которые склонны соединять и производить жизнеспособное, плодородное потомство. Мы часто считаем разновидности описанными не их воспроизводством (биологическая разновидность), а скорее их формой (анатомический или разновидности формы).

Население: Группы подобных людей, которые склонны сцепляться друг с другом в ограниченной географической области. Это может быть столь же просто как область цветов, которая отделена от другой области холмом или другой областью, где ни одни из этих цветов не происходят.

Люди: Одна или более клеток характеризованы уникальным расположением ДНК "информацию". Они могут быть одноклеточными или многоклеточными. Многоклеточный человек показывает специализацию типов клетки и подразделение рабочей силы в ткани, органы, и системы органа.

Система органа: (в многоклеточных организмах). Группа клеток, тканей, и органов, которые выполняют определенную главную функцию. Например:сердечно-сосудистая система функционирует в обращении крови.

Орган: (в многоклеточных организмах). Группа клеток или тканей, выполняющих полную функцию. Например: сердце - орган, который качает кровь в пределах сердечно-сосудистой системы.

Ткань: (в многоклеточных организмах). Группа клеток, выполняющих определенную функцию. Например ткань сердечной мышцы найдена в сердце, и его уникальные свойства сокращения помогают функционированию сердца как насос..

Клетка: основная единица живых существ. У каждой клетки есть своего рода наследственный материал (или ДНК или более редко РНК), энергетические химикаты приобретения, структуры, и т.д. у Живых существ, по определению, должны быть метаболические химикаты плюс нуклеиновая кислота наследственная информационная молекула.

Органоид: подъединица клетки, органоид вовлечен в определенную подклеточную функцию, например рибосома (место синтеза белка) или митохондрия(место поколения ATP в эукариотах).

Молекулы, атомы, и субатомные частицы: фундаментальные функциональные уровни биохимии.

Организационные уровни жизни, в графическом формате. Изображения от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Таким образом возможно изучить биологию на многих уровнях, от коллекций организмов (сообщества), к внутренним работам клетки (органоид).

Экология - исследование, как организмы взаимодействуют с друг другом и их физической средой. Эти взаимодействия часто довольно сложны. Деятельность человека часто нарушает системы проживания и затрагивает эти взаимодействия. Экологические предсказания, последствия, часто более общего, чем мы хотели бы.

Прирост населения | обратно вверх

Население - группа людей тех же самых разновидностей, живущих в той же самой географической области. Исследование факторов, которые затрагивают рост, стабильность, и снижение населения, является демографической динамикой. Все население подвергается трем отличным фазам своего жизненного цикла:

рост
стабильность
снижение

Прирост населения происходит, когда доступные ресурсы превышают число людей, которые в состоянии эксплуатировать их. Воспроизводство быстро, и уровень смертности низок, производя чистое увеличение численности населения.

Стабильность населения часто продолжается "катастрофой", так как рост численности населения в конечном счете опережает свои доступные ресурсы. Стабильность обычно - самая длинная фаза жизненного цикла населения.

Снижение - уменьшение в числе людей в населении, и в конечном счете приводит к исчезновению населения.

Факторы, Влияющие на Прирост населения

Почти все население будет склонно расти по экспоненте , пока есть доступные ресурсы. У большинства населения есть потенциал, чтобы расшириться при показательном уровне, так как воспроизводство - вообще мультипликативный процесс. Двумя из самых основных факторов , которые затрагивают темп прироста населения, является уровень рождаемости, и уровень смертности. Свойственный темп увеличения - уровень рождаемости минус уровень смертности.

Два способа прироста населения. Показательная кривая (также известный как J-кривая) происходит, когда нет никакого предела численности населения. Логистическая кривая (также известный как S-кривая) показывает эффект ограничивающего фактора (в этом случае пропускная способность окружающей среды). Изображение от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Потенциал Прироста населения Связан с Жизненной Историей

Возраст в пределах это - отдельный жизненный цикл, в котором организм воспроизводит аффекты темп увеличения населения. Жизненная историяобращается к возрасту сексуальной зрелости, возрасту смерти, и другим событиям в целой жизни того человека, которые влияют на репродуктивные черты. Некоторые организмы становятся быстрыми, воспроизводят быстро, и имеют богатое потомство каждый репродуктивный цикл. Другие организмы медленно растут, воспроизводят в последнем возрасте, и имеют немного потомства за цикл. Большинство организмов является промежуточным к этим двум крайностям.

Кривые населения. a) три гипотетического населения (маркировал меня, II, и III); b, c, и d) три реального населения. Отметьте, что реальные кривые приближают один из трех hypotheticals. Изображения от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Структура возраста обращается к относительной пропорции людей в каждой возрастной группе населения. Население с большим количеством людей в возрасте в или перед репродуктивным возрастом имеет граф структуры возраста в форме пирамиды, и может расшириться быстро как зрелая молодёжь и порода. У устойчивого населения есть относительно те же самые числа в каждом из классов возраста.

Сравнение возраста населения structuire в Соединенных Штатах и Мексике. Отметьте выпуклость deographic в мексиканском населении. Эффекты этогоbuldge будут в течение нескольких поколений чувствовать. Изображение от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Бэби-бумеры и Генерал X. Как выпуклость населения, бэби-бумеры, родившиеся после Второй мировой войны, в возрасте и, начал иметь собственных детей, это создало вторичную выпуклость, которую называют Поколением X. Что происходит, когда Поколение X участников начинает иметь их собственных детей? Изображение от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH(www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Народонаселение находится в фазе роста. Начиная с развития приблизительно 200 000 лет назад, наша разновидность распространилась и распространилась по Земле. Начинаясь в 1650, медленные увеличения населения наших разновидностей по экспоненте увеличились. Новые технологии для охоты и сельского хозяйства позволили это расширение. Потребовалось 1800 лет, чтобы достигнуть общей численности населения 1 миллиарда, но только 130 лет, чтобы достигнуть 2 миллиардов, и простых 45 годы, чтобы достигнуть 4 миллиардов.

Несмотря на технические достижения, факторы , влияющие на прирост населения, в конечном счете ограничат расширение народонаселения. Они вовлекут ограничение физических и биологических ресурсов, поскольку мировое население увеличилось до более чем шести миллиардов в 1999. Население 1987 года было оценено в маленьких 5 миллиардах.

Рост народонаселения за прошлые 10 000 лет. Отметьте эффекты международной болезни (Черная смерть) и технические достижения на populatiuon размере.Изображения от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Переход населения Между Ростом и Стабильностью

Пределы на приросте населения могут включать поставку продовольствия, пространство, и сложные взаимодействия с другими физическими и биологическими факторами (включая другие разновидности). После начального периода экспоненциального роста население столкнется с ограничивающим фактором, который заставит экспоненциальный рост останавливаться. Население входит в более медленную фазу роста и может в конечном счете стабилизироваться в довольно постоянной численности населения в пределах некоторого диапазона колебания. Эта модель соответствует логистической модели роста. Пропускная способность - пункт, где численность населения выравнивается.

Отношения между пропускной способностью (K) и плотностью населения в течение долгого времени. Изображение от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH , используемый с разрешения.

Несколько Основных Средств управления Управляют Численностью населения

Окружающая среда - окончательная причина стабилизации населения. Две категории факторов обычно используются: физическая среда и биологическая окружающая среда. Три подразделения биологической окружающей среды - соревнование, хищничество, и симбиоз.

Факторы физической среды включают еду, убежище, водоснабжение, делают интервалы между доступностью, и (для заводов) почва и свет. Один из этих факторов может строго ограничить численность населения, даже если другие как не ограничены. Закон Минимума заявляет, что прирост населения ограничен ресурсом в самой короткой поставке.

Биологическую роль, игравшую разновидностью в окружающей среде, называют нишей. У организмов/населения на соревновании есть наложение нишинедостаточного ресурса, за который они конкурируют. Конкурентоспособное исключение происходит между двумя разновидностями, когда соревнование настолько интенсивно, что одна разновидность полностью устраняет вторые разновидности из области. В природе это довольно редко. В то время как совы и лисы могут конкурировать за общий источник пищи, есть дополнительные источники доступной еды. Наложение ниши, как говорят, минимально.

У Парамекиума Орилии есть население почти дважды как большое, когда оно не должно разделить свой источник пищи с конкурирующей разновидностью.Конкурентоспособный выпуск происходит, когда конкурирующая разновидность больше не присутствует, и ее ограничение на численность населения победителя удалено.

Графы показывая соревнование между двумя разновидностями Paramecium. Так как одно только каждое население процветает (yop два графа), когда они будут в ситуации с соревнованием, одна разновидность победит, другой проиграет (нижний граф). Изображения от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer (www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения..

Хищники убивают и потребляют другие организмы. Плотоядные животные охотятся на животных, травоядные животные поглощают заводы. Хищники обычно ограничивают население добычи, хотя в крайних случаях они могут вести добычу к исчезновению. Есть три главных причины, почему хищники редко убивают и едят всю добычу:

Разновидности добычи часто развивают защитные механизмы, такие как камуфляж, яды, спинные хребты, или большой размер, чтобы удержать хищничество.
У разновидностей добычи часто есть убежища, где хищники не могут достигнуть их.
Часто хищник переключит свою добычу, поскольку разновидность добычи становится ниже в изобилии: переключение добычи.

Колебания у хищника (волк) и добыча (американский лось) население по 40-летнему промежутку. Отметьте эффекты снижений в популяции волков в конце 1960-ых и снова в начале 1980-ых на популяции американских лосей. Изображение от Purves и др., Жизни: Наука о Биологии, 4-ом Выпуске, Партнерами Sinauer(www.sinauer.com) и Почетным гражданином WH (www.whfreeman.com), используемый с разрешения.

Симбиоз прибыл, чтобы включать все взаимодействия разновидностей помимо хищничества и соревнования. Mutualism - симбиоз, где обе стороны извлекают выгоду, например морские водоросли (zooxanthellae) в строящем риф коралле. Паразитизм - симбиоз, где одна разновидность извлекает выгоду, вредя другому. Паразиты действуют более медленно чем хищники и часто не убивают своего хозяина. Комменсализм - симбиоз, где одна разновидность извлекает выгоду, и другой ни не вредится, ни получает выгоду: испанский мох на деревьях, моллюски на раковинах краба. Amensalism - симбиоз, где члены одного населения тормозят рост другого будучи незатронутыми непосредственно.

У Реального мира Есть Сложное Взаимодействие Средств управления Населения

Естественным населением не управляет единственный контроль, а скорее имеет совместное воздействие многих средств управления , одновременно играющих роли в определении численности населения. Если два вида жуков взаимодействуют в лаборатории, один результат происходит; если третья разновидность введена, различный результат развивается. Последняя ситуация больше походит на природу, и изменяется в одном населении, может иметь цепную реакцию на других.

Какие факторы, если также, более важно в управлении приростом населения: физический или биологический? Физические факторы могут играть доминирующую роль, и названы плотностью независимым регулированием, так как плотность населения не фактор, другая противоположность имеет доминирующие биологические факторы, и упоминается как регулирование иждивенца плотности, так как плотность населения - фактор. Кажется вероятным, что один или другая противоположность может доминировать в некоторой окружающей среде, с большинством окружающей среды, имеющей контроль комбинации.

Снижение населения и Исчезновение

Исчезновение - устранение всех людей в группе. Местное исчезновение - утрата всех людей в населении. Исчезновение разновидностей происходит, когда все члены разновидности и ее составляющего населения вымирают. Ученые оценивают , что 99 % всех разновидностей, которые когда-либо существовали, являются теперь потухшими. Окончательная причина снижения и исчезновения - экологическое изменение. Изменения в одном из физических факторов окружающей среды могут вызвать снижение и исчезновение; аналогично отчет окаменелости указывает, что некоторые исчезновения вызваны перемещением конкурента.

Драматические снижения в народонаселении периодически происходят в ответ на инфекционное заболевание. Инфекции бубонной чумы убили половину населения Европы между 1346 и 1350, более поздние эпидемии до 1700 убили одну четверть европейского населения. Оспа и другие болезни опустошали местное население в Северной Америке и Южной Америке.

Человеческое Воздействие

Народонаселение продолжило увеличиваться, из-за использования технологии, которая разрушила естественное население. Дестабилизация населения приводит к возможным исходам:

прирост населения как предыдущие пределы удален
снижение населения как новые пределы наложено

Сельское хозяйство и приручение животных - примеры увеличения населения привилегированных организмов. В одной только Англии больше чем 300 000 кошек помещены, чтобы спать ежегодно, все же прежде, чем их приручение, дикие предки кошки были редки и вероятно заняли только небольшую площадь на Ближнем Востоке.

Загрязнение

Загрязнители вообще (незапланированный?) выпуски веществ в воздух и воду. У многих озер часто есть азот и фосфористый как ограничение питательных веществ для водных и наземных растений. Последний тур от сельскохозяйственных удобрений увеличивает эти питательные вещества, приводя к безудержному росту завода, или эутрофикации. Увеличенное население завода в конечном счете приводит к увеличенному бактериальному населению, которое уменьшает кислородные уровни в воде, вызывая рыбу и другие организмы задохнуться.

Пестициды и Соревнование

Удаление конкурирующей разновидности может вызвать экологический выпуск демографического взрыва в том конкуренте разновидностей. Пестициды, распыляемые на областях пшеницы часто, приводят к вторичной вспышке вредителя, поскольку разновидности, "более терпимые к пестициду", расширяются , как только менее терпимые конкуренты удалены.

Удаление Хищников

Выпуск хищника распространен, где люди охотятся, заманивают в ловушку, или иначе уменьшают популяции хищников, разрешая населению добычи увеличиться. Устранение волков и пантер вело, чтобы увеличиться в их естественной добыче: олень. Есть больше оленей, оцененных в Соединенных Штатах чем было то, когда европейцы прибыли. Многочисленные популяции оленей часто вызывают по задеванию, которое в свою очередь приводит к голоданию оленя.

Введение Новых Разновидностей

Введение экзотических или иностранных неродных разновидностей в новые области - возможно, самый большой единственный фактор, чтобы затронуть естественное население. Больше чем 1500 экзотических видов насекомых и больше чем 25 семей иностранной рыбы были введены в Северную Америку; сверх 3000 видов растений были также введены. Большинство случайных введений может потерпеть неудачу, однако, как только введенная разновидность становится установленной, ее прирост населения является взрывчатым. Kudzu, завод вводил на американский юг из Японии, принял большие площади сельской местности.

Kudzu, покрывающий здание, (уехал) и крупный план цветов и листьев (право). Изображения от http://www.alltel.net / ~ janthony/kudzu/, фотографии Джеком Энтони, используемым с разрешения.

Изменение Прироста населения | обратно вверх

Люди могут удалить или изменить ограничения на численности населения, и с хорошими и с плохими последствиями. На отрицательной стороне приблизительно 17 % введенных видов насекомых 1500 требуют, чтобы использование пестицидов управляло ими. Например, африканские пчелы убийцы расширяют свое население и мигрируют от к северу от Южной Америки. Эти пчелы убийцы намного более агрессивны чем уроженцы, и разрушают родное население пчелы медоносной.

На положительной ноте вынужденные человеком демографические взрывы могут обеспечить необходимые ресурсы для того, чтобы они вырастили народонаселение. Сельское хозяйство теперь производит больше еды за акр, позволяя и выдерживая увеличенный размер народонаселения.

Человеческая деятельность вызывает исчезновение разновидностей в тысячи времен естественный уровень. Исчезновение вызвано изменением среды населения вредным способом. Разрушение среды обитания - волнение физической среды разновидности, например сокращая лес или истощая заболоченные места. Разрушение среды обитания в в настоящее время главной причине исчезновения.

Изменения в биологической окружающей среде происходят тремя способами.

Введение разновидностей: редкие виды введены в область, где у нее не может быть никакого predfators, чтобы управлять его численностью населения, или где она может gratly конкурировать родные организмы. Примеры включают дрейссен, введенных в Озеро Эри, и озерную форель, выпущенную в Йеллоустонское Озеро, где они угрожают родным беспощадным популяциям форелей.
Сверхохота: Когда популяция хищников увеличивается или становится более эффективной при убийстве добычи, население добычи может уменьшиться или исчезнуть. Примеры сегодня включают охоту крупной дичи, которая уменьшила во многих местах хищника (или в этом случае охотьтесь), население. В человеческой предыстории мы, возможно, вызвали исчезновение мамонтов и мастодонтов из-за увеличенного человеческого охотничьего умения.
Вторичное исчезновение: Потеря продовольственных разновидностей может вызвать перемещение или исчезновение любой разновидности, которая зависит в значительной степени или исключительно на той разновидности как источник пищи.

Массовое убийство - стрельба, заманивание в ловушку, или охота разновидности обычно для спорта или экономических причин. К сожалению, это не может устранить разновидности "вредителя" как тараканы и мыши из-за их размеров значительной части населения и способности воспроизвести более быстро, чем мы можем устранить их. Однако, много больших животных были устранены или имели свое население, решительно уменьшенное (такое как тигры, слоны, и леопарды).

Смерть одной разновидности или населения может вызвать снижение или устранение других, процесс, известный как вторичное исчезновение. Разрушение бамбуковых лесов в Китае, еде для гигантской панды, может вызвать исчезновение панды. Исчезновение птицы дронта заставило дерево Calviera становиться неспособным воспроизвести, так как дронт съел фрукты и обработал семена того дерева.

Гигантские панды едят приблизительно 10 000 фунтов бамбука за панду ежегодно. Изображение гигантской панды, съедая бамбук отhttp://www.bonus.com/contour/Save_our_Earth/http @@/library.thinkquest.org/2988/e-animals.htm#Giant Панда.

У населения Есть Минимальный Жизнеспособный Размер

Даже если много людей выживают, численность населения может стать слишком маленькой для разновидностей, чтобы продолжиться. У небольших населений могут быть размножающиеся проблемы. Они восприимчивы к случайным экологическим колебаниям и генетическому дрейфу до большей степени, чем более многочисленное население. Шанс исчезновения увеличивается по экспоненте с уменьшающейся численностью населения.

Минимальное жизнеспособное население (MVP) является самой маленькой численностью населения, которая может избежать исчезновения двумя упомянутыми выше причинами. Если никакие серьезные экологические потоки не разовьются в течение достаточно долгого времени, то небольшое население выздоровеет. MVP зависит в большой степени от репродуктивных показателей разновидностей.

Диапазон и Плотность | обратно вверх

Население склонно иметь максимальную плотность около центра их географического диапазона. Географический диапазон - общая площадь, занятая разновидностями. Отдаленные зоны, где условия менее оптимальны, включают зону физиологического напряжения (где люди редки), и в конечном счете зона нетерпимости (где люди не найдены).

Окружающая среда никогда не обычно достаточно однородна, чтобы поддержать однородное распределение разновидности. У разновидностей таким образом есть образец дисперсии. Три найденные образца включают униформу, собранную в группу, и случайный.

Географические диапазоны разновидностей являются динамичными, в течение долгого времени они могут заключить контракт или расшириться из-за экологического изменения или деятельности человека. Часто разновидность потребует присутствия других разновидностей, например Дрозофила на Гавайях. Диапазоны разновидностей могут также расшириться из-за человеческих поступков: озерная форель теперь найдена во всем мире из-за spreradфорелевого лова рыбы.