Məlumat

19.3: Əhali artımı üçün ətraf mühit məhdudiyyətləri - Biologiya

19.3: Əhali artımı üçün ətraf mühit məhdudiyyətləri - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Eksponensial və logistik böyümə modellərini müqayisə edin və müqayisə edin.
  • Təbii populyasiyalarda eksponensial və logistik artıma nümunələr verin.
  • Əhalinin artımında daşıma qabiliyyətinin rolunu təsvir edin.
  • Nüfuzdaxili rəqabətin əhali sayına təsirini təsvir edin.

Həyat tarixçələri populyasiyanın bir çox xüsusiyyətlərinin (məsələn, onların yaş strukturunun) zamanla dəyişməsini ümumi şəkildə təsvir etsə də, populyasiya ekoloqları populyasiya dinamikasını riyazi şəkildə modelləşdirmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Bu daha dəqiq modellər populyasiyada baş verən dəyişiklikləri dəqiq təsvir etmək və gələcək dəyişiklikləri daha yaxşı proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Onilliklər ərzində qəbul edilmiş bəzi modellər indi proqnozlaşdırma qabiliyyətinin olmaması səbəbindən dəyişdirilir və ya hətta tərk edilir və alimlər effektiv yeni modellər yaratmağa çalışırlar.

Eksponensial artım

Çarlz Darvin təbii seçmə nəzəriyyəsində ingilis din xadimi Tomas Maltusdan çox təsirlənmişdir. Maltus 1798-ci ildə bir kitab nəşr etdi və qeyd etdi ki, qeyri-məhdud təbii ehtiyatlara malik olan populyasiyalar çox sürətlə böyüyür, daha sonra isə ehtiyatlar tükəndikcə əhali artımı azalır. Artan əhali sayının bu sürətləndirici modeli adlanır eksponensial artım.

Baxmayaraq ki, bakteriyalar tez-tez eksponent olaraq böyüyən növlərin qeyd olunan nümunələridir, biz bunu bir çox fotosintetik növdə də görürük. Məsələn, yosunlar və siyanobakteriyalar tez-tez həm şirin suda (məs: göllər), həm də duzlu suda (məsələn: okeanlar) daha isti temperaturda bir müddət eksponent olaraq böyüyəcəklər. Eksponensial artım o zaman baş verir əhalinin artım tempi-hər reproduktiv nəsildə əlavə olunan orqanizmlərin sayı sürətlənir; yəni getdikcə daha çox sürətlə artır. Məsələn, 1000 nəfərlik əhali bir saat ərzində 1000 nəfər arta bilər, lakin sonra ikinci saatda 2000 nəfər, üçüncü saatda 4000 nəfər, dördüncü saatda isə 8000 nəfər arta bilər. Hər çoxalma hadisəsində orqanizmlərin sayı daha sürətlə artır. Bu dövrələrin 1 gün və 24-dən sonra əhali 1000-dən 16 milyarddan çox arta bilərdi. Əhalinin ölçüsü zamanla tərtib edildikdə, J şəkilli artım əyrisi yaranır (Şəkil (PageIndex{1}), soldakı qrafik).

Biz tez-tez təbiətdə müəyyən bir müddət üçün eksponensial artım nümunələrini görürük. Məsələn, bərpa edildikdən sonra bir bitki növü əvvəlki yuvasını qurarkən bir müddət eksponent olaraq böyüyə bilər. Qeyri-doğma, invaziv növlər, tez-tez eksponent olaraq böyüyə bilər, çünki onlar təqdim edilən ərazidə eyni ekoloji təzyiqlərə (yırtıcılar, parazitlər, rəqiblər) malik olmaya bilər və qurulduqdan sonra kəskin şəkildə arta bilər.

Logistik artım

Real dünyada, məhdud resursları ilə eksponensial artım sonsuza qədər davam edə bilməz. Eksponensial artım az sayda fərd və bol resurs olan mühitlərdə baş verə bilər, lakin fərdlərin sayı kifayət qədər çoxaldıqda, resurslar tükənəcək və böyümə sürətini yavaşlatır. Nəhayət, artım tempi yüksələcək və ya azalacaq (Şəkil (PageIndex{1}), sağdakı qrafik). Bu tip böyümədə əmələ gələn nümunə deyilir logistik artım, və ya S əyrisi. Müəyyən bir mühitin davam etdirə biləcəyi maksimum əhali ölçüsünü əks etdirən bu populyasiya ölçüsü adlanır daşıma qabiliyyəti.

S formalı əyrinin üç fərqli bölməsi var. Başlanğıcda artım eksponent xarakter daşıyır, çünki az sayda fərd və kifayət qədər resurslar mövcuddur. Sonra, resurslar məhdudlaşmağa başladıqda, artım tempi azalır. Nəhayət, artım ətraf mühitin daşıma qabiliyyəti səviyyəsində azalır, zamanla əhalinin sayında az dəyişiklik olur.

Növ daxili rəqabətin rolu

Logistik model, populyasiyada olan hər bir fərdin resurslara bərabər çıxışı və beləliklə, yaşamaq üçün bərabər şansın olacağını nəzərdə tutur. Bitkilər üçün suyun miqdarı, günəş işığı, qida maddələri və böyümək üçün yer mühüm resurslardır.

Real dünyada bir populyasiyada fərdlər arasında fenotipik variasiya o deməkdir ki, bəzi fərdlər ətraf mühitə digərlərindən daha yaxşı uyğunlaşacaqlar. Resurslar uğrunda eyni növün populyasiya üzvləri arasında yaranan rəqabətə deyilir spesifik rəqabət (intra- = “daxili”; -spesifik = “növ”). Resurslar uğrunda spesifik rəqabət daşıma qabiliyyətindən xeyli aşağı olan populyasiyalara təsir göstərə bilməz - resurslar çoxdur və bütün fərdlər ehtiyac duyduqlarını əldə edə bilərlər. Lakin əhalinin sayı artdıqca bu rəqabət güclənir. Bundan əlavə, tullantı məhsulların yığılması ətraf mühitin daşıma qabiliyyətini azalda bilər.


Logistik artım

Eksponensial artım yalnız sonsuz təbii ehtiyatlar mövcud olduqda mümkündür, bu, real dünyada belə deyil. Çarlz Darvin fərdlərin məhdud resurslar üçün (özlərinin və ya digər növlərin üzvləri ilə) yarışacaqlarını ifadə edən “Varlıq uğrunda mübarizə” təsvirində bu həqiqəti tanıdı. Müvəffəqiyyətli olanlar öz xüsusiyyətlərini və xüsusiyyətlərini (indi bildiyimiz ki, genlər tərəfindən ötürülür) gələcək nəslə daha böyük sürətlə (təbii seçmə) ötürmək üçün sağ qalacaqlar. Məhdud resursların reallığını modelləşdirmək üçün əhali ekoloqları logistik artım modelini işləyib hazırladılar.


Logistik artım

Eksponensial artım yalnız sonsuz təbii ehtiyatlar mövcud olduqda mümkündür, bu, real dünyada belə deyil. Çarlz Darvin, fərdlərin məhdud resurslar üçün (öz və ya digər növlərin üzvləri ilə) yarışacaqlarını bildirən “varlıq mübarizəsi”ni təsvir edərkən bu həqiqəti tanıdı. Müvəffəqiyyətli olanlar öz xüsusiyyətlərini və xüsusiyyətlərini (indi biz bilirik ki, genlər tərəfindən ötürülür) gələcək nəsillərə daha böyük sürətlə (təbii seçmə) ötürmək üçün sağ qalacaqlar. Məhdud resursların reallığını modelləşdirmək üçün əhali ekoloqları logistik artım modelini işləyib hazırladılar.


19.3 İnsan Əhalisi

Heyvan populyasiyasının dinamikası anlayışları insan populyasiyasının artımına tətbiq edilə bilər. İnsanlar ətraf mühiti dəyişdirmək qabiliyyətinə görə unikal deyillər. Məsələn, qunduz bəndləri tikildikləri yerlərdə axın mühitini dəyişir. İnsanlar isə ətraf mühitin daşıma qabiliyyətini artırmaq üçün, bəzən digər növlərin zərərinə də dəyişdirmək qabiliyyətinə malikdirlər. Yer kürəsinin insan əhalisi və onların resurslardan istifadəsi sürətlə artır, o dərəcədə ki, bəziləri Yer kürəsinin ətraf mühitinin insan əhalisini saxlamaq qabiliyyətindən narahatdırlar. Uzunmüddətli eksponensial artım, aclıq, xəstəlik və geniş miqyaslı ölüm kimi potensial riskləri, həmçinin cinayətin artması kimi izdihamın sosial nəticələrini də daşıyır.

İnsan texnologiyası və xüsusən də qalıq yanacaqlarda olan enerjidən istifadə etməyimiz Yerin ətraf mühitində görünməmiş dəyişikliklərə səbəb olub, ekosistemləri bəzilərinin dağılma təhlükəsi ilə üzləşə biləcəyi nöqtəyə qədər dəyişdirib. Ozon təbəqəsinin tükənməsi, səhralaşma və torpağın üst qatının itirilməsi və qlobal iqlim dəyişikliyi də daxil olmaqla qlobal miqyasda dəyişikliklər insan fəaliyyəti nəticəsində baş verir.

Hazırda dünya əhalisinin sayı eksponent olaraq artır (Şəkil 19.9).

Eksponensial artım tempinin nəticəsi ondan ibarətdir ki, əhaliyə müəyyən sayda insan əlavə etmək üçün lazım olan vaxt getdikcə qısalır. Şəkil 19.10 göstərir ki, 1804-1930-cu illər arasında 1 milyard insanı əlavə etmək üçün 123 il lazım idi, lakin 1975-1999-cu illər arasında iki milyard insanı əlavə etmək üçün cəmi 24 il lazım idi. Bu artım sürəti, çox güman ki, növbəti onilliklərdə azalmağa başlayacaq. Buna baxmayaraq, əhali artmağa davam edəcək və əhalinin həddindən artıq çoxalması təhlükəsi qalmaqdadır, xüsusən də ekosistemlərə və biomüxtəlifliyə dəymiş ziyan planetin insan daşıma qabiliyyətini aşağı salır.

Fəaliyyətdə olan konsepsiyalar

İnsan populyasiyalarının zamanla necə dəyişdiyini göstərən bu videoya klikləyin.

Sıxlıqdan Asılı Tənzimləmənin aradan qaldırılması

İnsanlar ətraf mühiti saysız-hesabsız üsullarla dəyişdirmək qabiliyyətinə görə unikaldırlar. Bu qabiliyyət insan populyasiyasının artımına cavabdehdir, çünki daşıma qabiliyyətini sıfırlayır və sıxlıqdan asılı artım tənzimləməsini aradan qaldırır. Bu qabiliyyətin çoxu insan zəkasına, cəmiyyətə və ünsiyyətə bağlıdır. İnsanlar özlərini elementlərdən qorumaq üçün sığınacaqlar tikirlər və qida ehtiyatlarını artırmaq üçün əkinçilik və əhliləşdirilmiş heyvanları inkişaf etdirmişlər. Bundan əlavə, insanlar bu texnologiyanı yeni nəsillərə çatdırmaq üçün dildən istifadə edərək, onlara əvvəlki nailiyyətləri təkmilləşdirməyə imkan verir.

İnsan əhalisinin artımında digər amillər miqrasiya və ictimai sağlamlıqdır. İnsanlar Afrikada yaranıblar, lakin biz o vaxtdan Yer kürəsinin demək olar ki, bütün yaşayış üçün yararlı torpaqlarına köçdük və beləliklə, koloniyalaşdırdığımız ərazini artırdıq. İnkişaf etmiş ölkələrdə ictimai səhiyyə, sanitariya, antibiotik və peyvəndlərin istifadəsi yoluxucu xəstəliklərin insan əhalisinin artımını məhdudlaşdırmaq qabiliyyətini azaldıb. Keçmişdə, XIV əsrin bubon lövhəsi kimi xəstəliklər Avropa əhalisinin 30-60 faizini öldürdü və ümumi dünya əhalisini yüz milyona qədər azaldıb. Yoluxucu xəstəlik insan əhalisinin artımına təsir etməkdə davam edir. Məsələn, 1950-ci ildən 1990-cı ilə qədər uzanan Sub-Sahara Afrikasında gözlənilən ömür uzunluğu 1985-ci ildən sonra əsasən İİV/QİÇS-dən ölüm halları nəticəsində azalmağa başladı. 2005-ci ildə İİV/QİÇS-in yaratdığı gözlənilən ömür uzunluğunun qısalmasının 7 il olacağı hesablanmışdır.5

Gözlənilən ömür uzunluğunun azalması daha yüksək ölüm göstəricilərinin göstəricisidir və doğum səviyyəsinin aşağı düşməsinə səbəb olur.

Son 200 ildə insanların böyümə sürətinin sürətlənməsinin əsas səbəbi sənaye dövrünün texnoloji tərəqqisinin inkişafı, bu texnologiyalara dəstək verən urbanizasiya və xüsusilə də fosillərdəki enerjinin istismarı nəticəsində ölüm nisbətinin azalması olmuşdur. yanacaqlar. Qalıq yanacaqlar kənd təsərrüfatı (mexanikləşdirmə, pestisidlər və gübrələr) və vəhşi populyasiyaların yığılması vasitəsilə insan əhalisinin artması üçün mövcud olan resursları kəskin şəkildə artırmaqdan məsuldur.

Yaş Strukturu, Əhalinin Artımı və İqtisadi İnkişaf

Əhalinin yaş strukturu əhalinin dinamikasında mühüm amildir. Yaş strukturu müxtəlif yaş qruplarında əhalinin nisbətidir. Yaş strukturunu özündə birləşdirən modellər əhalinin artımını daha yaxşı proqnozlaşdırmağa, üstəlik bu artımı regionun iqtisadi inkişaf səviyyəsi ilə əlaqələndirmək imkanı verir. Sürətli inkişaf edən ölkələrin yaş strukturu diaqramlarında piramidal formaya malikdir və bu, əksəriyyəti reproduktiv yaşda olan gənc fərdlərin üstünlük təşkil etdiyini göstərir (Şəkil 19.11). Bu nümunə daha çox inkişaf etməmiş ölkələrdə müşahidə olunur ki, burada fərdlər optimal olmayan həyat şəraitinə görə qocalığa qədər yaşamır və doğum nisbəti yüksəkdir. Amerika Birləşmiş Ştatları kimi inkişaf etmiş ölkələr də daxil olmaqla yavaş inkişaf edən ərazilərin yaş strukturları hələ də piramidal quruluşa malikdir, lakin daha az gənc və reproduktiv yaşlı fərdlər və daha çox yaşlı fərdlər var. Digər inkişaf etmiş ölkələrdə, məsələn, İtaliyada əhalinin artımı sıfırdır. Bu populyasiyaların yaş quruluşu daha çox konikdir, orta yaşlı və yaşlı fərdlərin daha çox faizi var. Müxtəlif ölkələrdəki faktiki artım templəri Şəkil 19.12-də göstərilmişdir, ən yüksək göstəricilər iqtisadi cəhətdən az inkişaf etmiş Afrika və Asiyanın ölkələrində olmuşdur.

Vizual əlaqə

Sürətlə böyüyən, yavaş böyüyən və sabit populyasiyalar üçün yaş strukturu diaqramları 1-dən 3-ə qədər mərhələlərdə göstərilmişdir. Sizcə, 4-cü mərhələ populyasiya dəyişikliyinin hansı növünü təmsil edir?

İnsan Əhalisinin Eksponensial Artımının Uzunmüddətli Nəticələri

“Əhali partlayışı” adlı böyük böhrana səbəb olan dünya əhalisi ilə bağlı bir çox dəhşətli proqnozlar verilib. 1968-ci il kitabında Əhali Bombası, bioloq Dr. Paul R. Ehrlich yazırdı: “Bütün bəşəriyyəti qidalandırmaq uğrunda mübarizə bitdi. 1970-ci illərdə yüz milyonlarla insan indi tətbiq edilən hər hansı qəza proqramlarına baxmayaraq aclıqdan öləcək. Bu gec tarixdə dünyada ölüm nisbətinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına heç nə mane ola bilməz”. 6 Bir çox tənqidçilər bu bəyanatı mübaliğə hesab etsə də, eksponensial əhali artımı qanunları hələ də qüvvədədir və insan əhalisinin nəzarətsiz artımı sonsuza qədər davam edə bilməz.

Mülayim əhali nəzarəti səyləri Çində birdən çox uşağı olan şəhər cütlüklərinə cərimələr tətbiq edən tək uşaq siyasətinə gətirib çıxardı. Bəzi cütlüklərin kişi varis sahibi olmaq istəməsi səbəbindən bir çox Çinli cütlük birdən çox uşaq sahibi olmağa davam edir. Ümumi əhali artımının məhdudlaşdırılmasında siyasətin effektivliyi siyasətin özü kimi mübahisəlidir. Üstəlik, ölkənin bəzi kənd yerlərində qadın körpələrinin öldürülməsi ilə bağlı hekayələr var. Digər ölkələrdə ailə planlaşdırılması üzrə təhsil proqramları əhalinin artım templərinin məhdudlaşdırılmasına və həyat standartlarının yüksəldilməsinə çox müsbət təsir göstərmişdir. Əhaliyə nəzarət siyasətinə baxmayaraq, insan əhalisi artmaqda davam edir. Əhalimizi qidalandırmaq üçün getdikcə daha çox ərzaq istehsal etmək zərurəti yarandığından, ərzaq və digər resurslara çıxışda bərabərsizliklər genişlənməkdə davam edəcək. Birləşmiş Millətlər Təşkilatının təxminlərinə görə, gələcək dünya əhalisinin sayı 2100-cü ilə qədər 6 milyarddan (azalma) 16 milyard nəfərə qədər dəyişə bilər. İnsan əhalisinin artımının Dr. Erlixin təsvir etdiyi böhran səviyyəsinə qədər mötədil olub-olmayacağını bilmək üçün heç bir yol yoxdur. qarşısı alınacaq.

Əhali artımının digər nəticəsi təbii mühitin dəyişməsi və deqradasiyasıdır. Bir çox ölkələr istixana qazlarının emissiyasını məhdudlaşdırmaqla insanların iqlim dəyişikliyinə təsirini azaltmağa çalışıblar. Bununla belə, qlobal iqlim dəyişikliyi müqaviləsi çətin olaraq qalır və iqtisadi vəziyyətini yaxşılaşdırmağa çalışan bir çox inkişaf etməmiş ölkələrin iqtisadi inkişafını ləngidirsə, kompensasiya olmadan belə müddəalarla razılaşmaq ehtimalı az ola bilər. Bundan əlavə, iqlim dəyişikliyinə səbəb olan insan fəaliyyətinin rolu bəzi inkişaf etmiş ölkələrdə, o cümlədən ABŞ-da qızğın müzakirə olunan ictimai-siyasi məsələyə çevrilmişdir. Beləliklə, biz insan əhalisinin artımını cilovlamaq və insan növlərinin daşıma qabiliyyətini qorumaq üçün ətraf mühitimizi qorumaq qabiliyyətimizlə bağlı əhəmiyyətli qeyri-müəyyənliklə gələcəyə daxil oluruq.

Fəaliyyətdə olan konsepsiyalar

Bu vebsayta daxil olun və insan əhalisinin artımının qlobal təsirlərini müzakirə edən animasiya üçün “Filmi işə salın” seçin.


Eksponensial artım

Çarlz Darvin təbii seleksiya nəzəriyyəsində ingilis din xadimi Tomas Maltusdan çox təsirlənmişdir. Maltus 1798-ci ildə bir kitab nəşr etdi və qeyd etdi ki, qeyri-məhdud təbii ehtiyatlara malik olan populyasiyalar çox sürətlə böyüyür, daha sonra isə ehtiyatlar tükəndikcə əhali artımı azalır. Artan əhali sayının bu sürətləndirici modeli eksponensial artım adlanır.

Eksponensial böyümənin ən yaxşı nümunəsi bakteriyalarda görülür. Bakteriyalar prokaryotik parçalanma yolu ilə çoxalırlar. Bu bölünmə bir çox bakteriya növü üçün təxminən bir saat çəkir. Əgər 1000 bakteriya qeyri-məhdud qida ehtiyatı olan böyük bir kolbaya qoyularsa (beləliklə, qida maddələri tükənməz), bir saatdan sonra bölünmənin bir mərhələsi baş verir və hər bir orqanizm bölünür, nəticədə 2000 orqanizm yaranır - 1000 artım. Başqa bir saatda 2000 orqanizmin hər biri ikiqat artaraq 4000, yəni 2000 orqanizm artacaq. Üçüncü saatdan sonra kolbada 8000 bakteriya olmalıdır ki, bu da 4000 orqanizmin artmasıdır. Eksponensial artımın vacib konsepsiyası əhalinin artım tempinin sürətlənməsidir - hər reproduktiv nəsildə əlavə olunan orqanizmlərin sayı, yəni getdikcə daha çox sürətlə artır. Bu dövrlərdən 1 gün və 24-dən sonra əhalinin sayı 1000-dən 16 milyarddan çox artacaqdı. Əhalinin sayı artdıqda, N, zamanla qurulur, J şəkilli böyümə əyrisi əmələ gəlir (Şəkil).

Bakteriya nümunəsi resursların məhdud olduğu real dünyanı təmsil etmir. Bundan əlavə, bəzi bakteriyalar təcrübə zamanı öləcək və beləliklə çoxalmayacaq, böyümə sürətini aşağı salacaq. Buna görə də, əhalinin artım tempini hesablayarkən ölüm nisbəti (D) (müəyyən vaxt intervalında ölən orqanizmlərin sayı) doğum nisbətindən (B) (həmin intervalda doğulan orqanizmlərin sayı). Bu, aşağıdakı formula ilə göstərilir:

Δ N (sayın dəyişməsi) Δ T (zamanın dəyişməsi) = B (doğum dərəcəsi) - D (ölüm sürəti)

Doğum nisbəti adətən adambaşına (hər bir fərd üçün) əsasında ifadə edilir. Beləliklə, B (doğum nisbəti) = bN (adambaşına düşən doğum səviyyəsib"fərdlərin sayına vurulur"N”) və D (ölüm nisbəti) = dN (adambaşına düşən ölüm nisbəti “d” fərdlərin sayına vurulur”N”). Bundan əlavə, ekoloqlar zamanın müəyyən bir nöqtəsində, sonsuz kiçik bir zaman intervalında əhali ilə maraqlanırlar. Bu səbəbdən, diferensial hesablama terminologiyası "ani" artım sürətini əldə etmək üçün istifadə olunur. dəyişmək say və zamanın ani xüsusi ölçülməsi ilə say və zaman.

d N d T = b N − d N = ( b - d ) N

Qeyd edək ki, “d” birinci terminlə əlaqəli törəmə (bu termin hesablamada istifadə edildiyi kimi) aiddir və ölüm nisbətindən fərqlidir, həmçinin “d.” Doğum və ölüm nisbətləri arasındakı fərq "termini" əvəz etməklə daha da sadələşdirilir.r” (daxili artım sürəti) doğum və ölüm nisbətləri arasındakı əlaqə üçün:

d N d T = r max N Resurslar qeyri-məhdud olduqda, populyasiyalar eksponensial artım nümayiş etdirir və nəticədə J formalı əyri olur. Resurslar məhdud olduqda, əhali logistik artım nümayiş etdirir. Logistik artımda, resurslar qıtlaşdıqca əhalinin genişlənməsi azalır və ətraf mühitin daşıma qabiliyyətinə çatdıqda səviyyə azalır, nəticədə S formalı əyri olur.


Əhalinin Artımının Ətraf Mühitin Sərhədləri

Həyat tarixçələri populyasiyanın bir çox xüsusiyyətlərinin (məsələn, onların yaş strukturunun) zamanla dəyişməsini ümumi şəkildə təsvir etsə də, populyasiya ekoloqları populyasiya dinamikasını riyazi olaraq modelləşdirmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Bu daha dəqiq modellər populyasiyada baş verən dəyişiklikləri dəqiq təsvir etmək və gələcək dəyişiklikləri daha yaxşı proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Onilliklər ərzində qəbul edilmiş bəzi modellər indi proqnozlaşdırma qabiliyyətinin olmaması səbəbindən dəyişdirilir və ya hətta tərk edilir və alimlər effektiv yeni modellər yaratmağa çalışırlar.

Eksponensial artım

Çarlz Darvin təbii seçmə nəzəriyyəsində ingilis din xadimi Tomas Maltusdan çox təsirlənmişdir. Maltus 1798-ci ildə bir kitab nəşr etdi və qeyd etdi ki, qeyri-məhdud təbii ehtiyatlara malik olan populyasiyalar çox sürətlə böyüyür, daha sonra isə ehtiyatlar tükəndikcə əhali artımı azalır. Əhali sayının artmasının bu sürətləndirici modeli adlanır eksponensial artım.

Eksponensial böyümənin ən yaxşı nümunəsi bakteriyalarda görülür. Bakteriyalar prokariotik parçalanma yolu ilə çoxalmış prokaryotlardır. Bu bölünmə bir çox bakteriya növü üçün təxminən bir saat çəkir. Əgər 1000 bakteriya qeyri-məhdud qida ehtiyatı olan böyük bir kolbaya qoyularsa (beləliklə, qida maddələri tükənməz), bir saatdan sonra bölünmənin bir mərhələsi baş verir və hər bir orqanizm bölünür, nəticədə 2000 orqanizm yaranır - 1000 artım. Başqa bir saatda 2000 orqanizmin hər biri ikiqat artaraq 4000, yəni 2000 orqanizm artacaq. Üçüncü saatdan sonra kolbada 8000 bakteriya olmalıdır ki, bu da 4000 orqanizmin artmasıdır. Eksponensial artımın vacib konsepsiyası ondan ibarətdir ki, əhalinin artım tempi - hər reproduktiv nəsildə əlavə olunan orqanizmlərin sayı - sürətlənir, yəni getdikcə daha çox sürətlə artır. Bu dövrlərdən 1 gün və 24-dən sonra əhalinin sayı 1000-dən 16 milyarddan çox artacaqdı. Zaman əhalinin sayı, N, zamanla qurulur, a J-şəkilli böyümə əyrisi istehsal olunur (Şəkil 1).

Bakteriya nümunəsi resursların məhdud olduğu real dünyanı təmsil etmir. Bundan əlavə, bəzi bakteriyalar təcrübə zamanı öləcək və beləliklə çoxalmayacaq, böyümə sürətini aşağı salacaq. Buna görə də əhalinin artım tempini hesablayarkən, ölüm nisbəti (D) (müəyyən zaman intervalında ölən orqanizmlərin sayı) -dən çıxılır Doğum səviyyəsi (B) (həmin intervalda doğulan orqanizmlərin sayı). Bu, aşağıdakı formula ilə göstərilir:

Doğum nisbəti adətən adambaşına (hər bir fərd üçün) əsasında ifadə edilir. Beləliklə, B (doğum nisbəti) = bN(adambaşına düşən doğum səviyyəsib"fərdlərin sayına vurulur"N”) və D (ölüm nisbəti) =dN(adambaşına düşən ölüm nisbəti “d” fərdlərin sayına vurulur”N”). Bundan əlavə, ekoloqlar zamanın müəyyən bir nöqtəsində, sonsuz kiçik bir zaman intervalında əhali ilə maraqlanırlar. Bu səbəbdən diferensial hesablama terminologiyasından “ani” artım sürətini əvəz edir dəyişmək say və zamanın ani xüsusi ölçülməsi ilə say və zaman.

Qeyd edək ki, “d” birinci terminlə əlaqəli törəmə (bu termin hesablamada istifadə edildiyi kimi) aiddir və ölüm nisbətindən fərqlidir, həmçinin “d.” Doğum və ölüm nisbətləri arasındakı fərq "termini" əvəz etməklə daha da sadələşdirilir.r” (daxili artım sürəti) doğum və ölüm nisbətləri arasında əlaqə üçün:

Dəyər "r” müsbət ola bilər, yəni əhalinin sayı artır və ya mənfi, yəni əhalinin sayı azalır və ya sıfırdır, burada əhalinin ölçüsü dəyişməzdir, bu vəziyyət sıfır əhali artımı kimi tanınır. Düsturun daha da təkmilləşdirilməsi, hətta ideal şəraitdə belə müxtəlif növlərin daxili artım sürətində (çox vaxt çoxalma potensialı kimi düşünülür) xas fərqlərə malik olduğunu qəbul edir. Aydındır ki, bir bakteriya insandan daha sürətli çoxalır və daha yüksək daxili böyümə sürətinə malikdir. The maksimal artım tempi bir növ üçün onun biotik potensialı və ya rmaks , beləliklə tənliyi dəyişdirin:

Şəkil 1: Resurslar qeyri-məhdud olduqda, populyasiyalar eksponensial artım nümayiş etdirir və nəticədə J formalı əyri olur. Resurslar məhdud olduqda, əhali logistik artım nümayiş etdirir. Logistik artımda, resurslar qıtlaşdıqca əhalinin genişlənməsi azalır və ətraf mühitin daşıma qabiliyyətinə çatdıqda səviyyə azalır, nəticədə S formalı əyri olur. (kredit: OpenStax tərəfindən “əhali artımı” CC BY 4.0 altında lisenziyalaşdırılıb)

Logistik artım

Eksponensial artım yalnız sonsuz təbii ehtiyatlar mövcud olduqda mümkündür, real dünyada bu belə deyil. Çarlz Darvin, fərdlərin məhdud resurslar üçün (öz və ya digər növlərin üzvləri ilə) yarışacaqlarını bildirən “varlıq mübarizəsi”ni təsvir edərkən bu həqiqəti tanıdı. Müvəffəqiyyətli olanlar öz xüsusiyyətlərini və xüsusiyyətlərini (indi biz bilirik ki, genlər tərəfindən ötürülür) gələcək nəsillərə daha böyük sürətlə (təbii seçmə) ötürmək üçün sağ qalacaqlar. Məhdud resursların reallığını modelləşdirmək üçün əhali ekoloqları logistik artım modelini işləyib hazırladılar.

Daşıma qabiliyyəti və Logistik Model

Real dünyada, məhdud resursları ilə eksponensial artım sonsuza qədər davam edə bilməz. Eksponensial artım az sayda fərd və bol resurs olan mühitlərdə baş verə bilər, lakin fərdlərin sayı kifayət qədər çoxaldıqda, resurslar tükənəcək və böyümə sürətini yavaşlatır. Nəhayət, artım tempi platoya düşəcək və ya azalacaq (Şəkil 1). Müəyyən bir mühitin dəstəkləyə biləcəyi maksimum əhali ölçüsünü təmsil edən bu əhali ölçüsü adlanır daşıma qabiliyyəti, və ya K .

İstifadə etdiyimiz düstur logistik artımı hesablayın artım sürətində tənzimləyici qüvvə kimi daşıma qabiliyyətini əlavə edir. ifadəsi “KN” müəyyən mərhələdə populyasiyaya neçə fərd əlavə oluna biləcəyini göstərir və “KN" bölünür "K” gələcək artım üçün mövcud olan daşıma qabiliyyətinin bir hissəsidir. Beləliklə, logistik artım tənliyini yaratmaq üçün eksponensial artım modeli bu amillə məhdudlaşdırılır:

Diqqət yetirin ki, nə vaxt N çox kiçikdir, (K-N)/K yaxınlaşır K/K və ya 1, tənliyin sağ tərəfi isə azalır rmaksN, bu o deməkdir ki, əhali eksponent olaraq artır və daşıma qabiliyyətindən təsirlənmir. Digər tərəfdən, nə vaxt N böyükdür, (K-N)/K sıfıra yaxınlaşır, bu isə o deməkdir ki, əhali artımı xeyli yavaşlayacaq və ya hətta dayandırılacaq. Beləliklə, böyük populyasiyalarda daşıma qabiliyyətinə görə əhalinin artımı xeyli yavaşlayır K. Bu model həm də mənfi əhali artımına və ya əhalinin azalmasına imkan verir. Bu, populyasiyadakı fərdlərin sayı daşıma qabiliyyətini aşdıqda baş verir (çünki (K-N)/K dəyəri mənfidir).

Bu tənliyin qrafiki S şəkilli əyri verir (Şəkil 1) və bu, eksponensial artımdan daha real populyasiya artım modelidir. S formalı əyrinin üç fərqli bölməsi var. Başlanğıcda artım eksponent xarakter daşıyır, çünki az sayda fərd və kifayət qədər resurslar mövcuddur. Sonra, resurslar məhdudlaşmağa başladıqda, artım tempi azalır. Nəhayət, artım ətraf mühitin daşıma qabiliyyəti səviyyəsində azalır, zamanla əhalinin sayında az dəyişiklik olur.

Növlərarası rəqabətin rolu

Logistik model, populyasiyanın hər bir fərdinin resurslara bərabər çıxışı və beləliklə, yaşamaq üçün bərabər şansın olacağını nəzərdə tutur. Bitkilər üçün suyun miqdarı, günəş işığı, qida maddələri və böyümək üçün yer mühüm resurslardır, heyvanlarda isə vacib ehtiyatlara qida, su, sığınacaq, yuva yeri və cütlər daxildir.

Real dünyada, bir populyasiyada fərdlər arasında fenotipik variasiya o deməkdir ki, bəzi fərdlər ətraf mühitə digərlərindən daha yaxşı uyğunlaşacaqlar. Resurslar uğrunda eyni növün populyasiya üzvləri arasında yaranan rəqabətə deyilir spesifik rəqabət (intra- = “daxili” -spesifik = “növ”). Resurslar uğrunda spesifik rəqabət daşıma qabiliyyətindən xeyli aşağı olan populyasiyalara təsir göstərə bilməz - resurslar çoxdur və bütün fərdlər ehtiyac duyduqlarını əldə edə bilərlər. Lakin əhalinin sayı artdıqca bu rəqabət güclənir. Bundan əlavə, tullantı məhsulların yığılması ətraf mühitin daşıma qabiliyyətini azalda bilər.

Logistik artım nümunələri

Çörək və spirtli içkilər hazırlamaq üçün istifadə edilən mikroskopik göbələk olan maya, sınaq borusunda yetişdirildikdə klassik S formalı əyri nümayiş etdirir (Şəkil 2a). Əhali onun böyüməsi üçün lazım olan qidaları tükəndirdikcə onun artım səviyyəsi azalır. Real dünyada isə bu ideallaşdırılmış əyrinin varyasyonları var. Vəhşi populyasiyalara misal olaraq qoyun və liman suitilərini göstərmək olar (Şəkil 2b). Hər iki misalda populyasiyanın həcmi qısa müddət ərzində daşıma qabiliyyətini üstələyir və daha sonra daşıma qabiliyyətinin altına düşür. Əhali sayındakı bu dəyişkənlik əhali daşıma qabiliyyəti ətrafında yelləndikcə baş verməyə davam edir. Yenə də, bu salınımla belə, logistik model təsdiqlənir.

Şəkil 2: (a) Sınaq borusunda ideal şəraitdə yetişdirilmiş maya klassik S formalı logistik böyümə əyrisini göstərir, halbuki (b) suitilərin təbii populyasiyası real dünya dalğalanmasını göstərir. (kredit: OpenStax tərəfindən “əhali artımı nümunələri” CC BY 4.0 altında lisenziyalaşdırılıb)

Xülasə

Qeyri-məhdud resurslara malik əhali artan artım tempi ilə eksponent olaraq böyüyür. Resurslar məhdudlaşdıqda, əhali logistik artım əyrisini izləyir. Bir növün populyasiyası ətraf mühitin daşıma qabiliyyətinə uyğun olaraq bərabərləşəcəkdir.


Əhali artımının ekoloji məhdudiyyətləri

Həyat tarixçələri populyasiyanın bir çox xüsusiyyətlərinin (məsələn, onların yaş strukturunun) zamanla dəyişməsini ümumi şəkildə təsvir etsə də, populyasiya ekoloqları populyasiya dinamikasını riyazi şəkildə modelləşdirmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Bu daha dəqiq modellər populyasiyada baş verən dəyişiklikləri dəqiq təsvir etmək və gələcək dəyişiklikləri daha yaxşı proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Onilliklər ərzində qəbul edilmiş bəzi modellər indi proqnozlaşdırma qabiliyyətinin olmaması səbəbindən dəyişdirilir və ya hətta tərk edilir və alimlər effektiv yeni modellər yaratmağa çalışırlar.

Eksponensial artım

Çarlz Darvin təbii seleksiya nəzəriyyəsində ingilis din xadimi Tomas Maltusdan çox təsirlənmişdir. Maltus 1798-ci ildə bir kitab nəşr etdi və qeyd etdi ki, qeyri-məhdud təbii ehtiyatlara malik olan populyasiyalar çox sürətlə böyüyür, daha sonra isə ehtiyatlar tükəndikcə əhali artımı azalır. Əhali sayının artmasının bu sürətləndirici modeli adlanır eksponensial artım.

Eksponensial böyümənin ən yaxşı nümunəsi bakteriyalarda görülür. Bakteriyalar prokariotik parçalanma yolu ilə çoxalmış prokaryotlardır. Bu bölünmə bir çox bakteriya növü üçün təxminən bir saat çəkir. Əgər 1000 bakteriya qeyri-məhdud qida ehtiyatı olan böyük bir kolbaya qoyularsa (beləliklə, qida maddələri tükənməz), bir saatdan sonra bölünmənin bir mərhələsi baş verir və hər bir orqanizm bölünür, nəticədə 2000 orqanizm yaranır - 1000 artım. Başqa bir saatda 2000 orqanizmin hər biri ikiqat artaraq 4000, yəni 2000 orqanizm artacaq. Üçüncü saatdan sonra kolbada 8000 bakteriya olmalıdır ki, bu da 4000 orqanizmin artmasıdır. Eksponensial artımın mühüm konsepsiyası ondan ibarətdir ki, əhalinin artım tempi-hər reproduktiv nəsildə əlavə olunan orqanizmlərin sayı-sürətlənir, yəni getdikcə daha çox sürətlə artır. Bu dövrlərdən 1 gün və 24-dən sonra əhalinin sayı 1000-dən 16 milyarddan çox artacaqdı. Əhalinin sayı artdıqda, N, zamanla qurulur, a J-şəkilli böyümə əyrisi istehsal olunur ([link]).

Bakteriya nümunəsi resursların məhdud olduğu real dünyanı təmsil etmir. Bundan əlavə, bəzi bakteriyalar təcrübə zamanı öləcək və beləliklə çoxalmayacaq, böyümə sürətini aşağı salacaq. Buna görə də əhalinin artım tempini hesablayarkən, ölüm nisbəti (D) (müəyyən bir zaman intervalında ölən orqanizmlərin sayı) -dən çıxarılır Doğum səviyyəsi (B) (həmin intervalda doğulan orqanizmlərin sayı). Bu, aşağıdakı formula ilə göstərilir:

Doğum nisbəti adətən adambaşına (hər bir fərd üçün) əsasında ifadə edilir. Beləliklə, B (doğum nisbəti) = bN (adambaşına düşən doğum səviyyəsib"fərdlərin sayına vurulur"N”) və D (ölüm nisbəti) =dN (adambaşına düşən ölüm nisbəti “d” fərdlərin sayına vurulur”N”). Bundan əlavə, ekoloqlar zamanın müəyyən bir nöqtəsində, sonsuz kiçik bir zaman intervalında əhali ilə maraqlanırlar. Bu səbəbdən, diferensial hesablama terminologiyası "ani" artım sürətini əldə etmək üçün istifadə olunur. dəyişmək say və zamanın ani xüsusi ölçülməsi ilə say və zaman.

Qeyd edək ki, “d” birinci terminlə əlaqəli törəmə (bu termin hesablamada istifadə edildiyi kimi) aiddir və ölüm nisbətindən fərqlidir, həmçinin “d.” Doğum və ölüm nisbətləri arasındakı fərq "termini" əvəz etməklə daha da sadələşdirilir.r” (daxili artım sürəti) doğum və ölüm nisbətləri arasındakı əlaqə üçün:

Dəyər "r” müsbət ola bilər, yəni əhalinin sayı artır və ya mənfi, yəni əhalinin sayı azalır və ya sıfıra bərabərdir, burada əhalinin sayı dəyişməzdir, vəziyyət belə bilinir. sıfır əhali artımı. Düsturun daha da təkmilləşdirilməsi, hətta ideal şəraitdə belə müxtəlif növlərin daxili artım sürətində (çox vaxt çoxalma potensialı kimi düşünülür) xas fərqlərə malik olduğunu qəbul edir. Aydındır ki, bir bakteriya insandan daha sürətli çoxalır və daha yüksək daxili böyümə sürətinə malikdir. Bir növ üçün maksimum böyümə sürəti onundur biotik potensial və ya rmaks, beləliklə tənliyi dəyişdirin:

Logistik artım

Eksponensial artım yalnız sonsuz təbii ehtiyatlar mövcud olduqda mümkündür, bu, real dünyada belə deyil. Çarlz Darvin, fərdlərin məhdud resurslar üçün (öz və ya digər növlərin üzvləri ilə) yarışacaqlarını bildirən “varlıq mübarizəsi”ni təsvir edərkən bu həqiqəti tanıdı. Müvəffəqiyyətli olanlar öz xüsusiyyətlərini və xüsusiyyətlərini (indi bildiyimiz ki, genlər tərəfindən ötürülür) gələcək nəslə daha böyük sürətlə (təbii seçmə) ötürmək üçün sağ qalacaqlar. Məhdud resursların reallığını modelləşdirmək üçün əhali ekoloqları inkişaf etdirdilər logistik artım model.

Daşıma qabiliyyəti və Logistik Model

Real dünyada, məhdud resursları ilə eksponensial artım sonsuza qədər davam edə bilməz. Eksponensial artım az sayda fərd və bol resurs olan mühitlərdə baş verə bilər, lakin fərdlərin sayı kifayət qədər çoxaldıqda, resurslar tükənəcək və böyümə sürətini yavaşlatır. Nəhayət, artım tempi yüksələcək və ya azalacaq ([link]). Müəyyən bir mühitin dəstəkləyə biləcəyi maksimum əhali ölçüsünü təmsil edən bu əhali ölçüsü adlanır daşıma qabiliyyəti və ya K.

Logistik artımı hesablamaq üçün istifadə etdiyimiz düstur, artım sürətində tənzimləyici qüvvə kimi daşıma qabiliyyətini əlavə edir. ifadəsi “KN” müəyyən mərhələdə populyasiyaya neçə fərd əlavə oluna biləcəyini göstərir və “KN" bölünür "K” gələcək artım üçün mövcud olan daşıma qabiliyyətinin bir hissəsidir. Beləliklə, logistik artım tənliyini yaratmaq üçün eksponensial artım modeli bu amillə məhdudlaşdırılır:

Diqqət yetirin ki, nə vaxt N çox kiçikdir, (K-N)/K yaxınlaşır K/K və ya 1, tənliyin sağ tərəfi isə azalır rmaksN, bu o deməkdir ki, əhali eksponent olaraq artır və daşıma qabiliyyətindən təsirlənmir. Digər tərəfdən, nə vaxt N böyükdür, (K-N)/K sıfıra yaxınlaşır, bu isə o deməkdir ki, əhali artımı xeyli yavaşlayacaq və ya hətta dayandırılacaq. Beləliklə, böyük populyasiyalarda daşıma qabiliyyətinə görə əhalinin artımı xeyli yavaşlayır K. Bu model həm də əhalinin mənfi artımına və ya əhalinin azalmasına imkan verir. Bu, populyasiyada fərdlərin sayı daşıma qabiliyyətindən çox olduqda baş verir (çünki (K-N)/K dəyəri mənfidir).

Bu tənliyin qrafiki a verir S formalı əyri ([link]) və bu, eksponensial artımdan daha real əhali artım modelidir. S formalı əyrinin üç fərqli bölməsi var. Başlanğıcda artım eksponent xarakter daşıyır, çünki az sayda fərd və kifayət qədər resurslar mövcuddur. Sonra, resurslar məhdudlaşmağa başladıqda, artım tempi azalır. Nəhayət, artım ətraf mühitin daşıma qabiliyyəti səviyyəsində azalır, zamanla əhalinin sayında az dəyişiklik olur.

Növ daxili rəqabətin rolu

Logistik model, populyasiyada olan hər bir fərdin resurslara bərabər çıxışı və beləliklə, yaşamaq üçün bərabər şansın olacağını nəzərdə tutur. Bitkilər üçün suyun miqdarı, günəş işığı, qida maddələri və böyümək üçün yer mühüm resurslardır, heyvanlarda isə vacib ehtiyatlara qida, su, sığınacaq, yuva yeri və cütlər daxildir.

Real dünyada bir populyasiyada fərdlər arasında fenotipik variasiya bəzi fərdlərin ətraf mühitə digərlərinə nisbətən daha yaxşı uyğunlaşacaqları deməkdir. Resurslar uğrunda eyni növün populyasiya üzvləri arasında yaranan rəqabətə deyilir spesifik rəqabət(intra- = “daxili” -spesifik = “növ”). Resurslar uğrunda spesifik rəqabət daşıma qabiliyyətindən xeyli aşağı olan populyasiyalara təsir göstərə bilməz - resurslar çoxdur və bütün fərdlər ehtiyac duyduqlarını əldə edə bilərlər. Lakin əhalinin sayı artdıqca bu rəqabət güclənir. Bundan əlavə, tullantı məhsulların yığılması ətraf mühitin daşıma qabiliyyətini azalda bilər.

Logistik artım nümunələri

Çörək və spirtli içkilər hazırlamaq üçün istifadə edilən mikroskopik göbələk olan maya, sınaq borusunda yetişdirildikdə klassik S formalı əyri nümayiş etdirir ([link]a). Əhali onun böyüməsi üçün lazım olan qida maddələrini tükəndirdikcə onun artım səviyyəsi azalır. Real dünyada isə bu ideallaşdırılmış əyrinin varyasyonları var. Vəhşi populyasiyalara misal olaraq qoyunlar və liman suitiləri daxildir ([link]b). Hər iki misalda populyasiyanın həcmi qısa müddət ərzində daşıma qabiliyyətini üstələyir və daha sonra daşıma qabiliyyətinin altına düşür. Əhali sayındakı bu dəyişkənlik əhali daşıma qabiliyyəti ətrafında yelləndikcə baş verməyə davam edir. Yenə də, bu salınımla belə, logistik model təsdiqlənir.

Əgər suitilərin əsas qida mənbəyi çirklənmə və ya həddindən artıq ovlanma səbəbindən azalarsa, aşağıdakılardan hansı baş verə bilər?

  1. suiti populyasiyası kimi suitilərin daşıma qabiliyyəti də azalacaq.
  2. suitilərin daşıma qabiliyyəti azalacaq, lakin suitilərin sayı eyni qalacaq.
  3. suiti ölümlərinin sayı artacaq, lakin doğulanların sayı da artacaq, buna görə də əhalinin sayı eyni qalacaq.
  4. suitilərin daşıma qabiliyyəti eyni qalacaq, lakin suitilərin sayı azalacaq.

Bölmənin xülasəsi

Qeyri-məhdud resurslara malik əhali artan artım tempi ilə eksponent olaraq böyüyür. Resurslar məhdudlaşdıqda, əhali logistik artım əyrisini izləyir. Bir növün populyasiyası ətraf mühitin daşıma qabiliyyətinə uyğun olaraq bərabərləşəcəkdir.

İncəsənət Əlaqələri

[link]b Əgər suitilərin əsas qida mənbəyi çirklənmə və ya həddindən artıq ovlanma səbəbindən azalarsa, aşağıdakılardan hansı baş verə bilər?

  1. suiti populyasiyası kimi suitilərin daşıma qabiliyyəti də azalacaq.
  2. suitilərin daşıma qabiliyyəti azalacaq, lakin suitilərin sayı eyni qalacaq.
  3. suiti ölümlərinin sayı artacaq, lakin doğulanların sayı da artacaq, buna görə də əhalinin sayı eyni qalacaq.
  4. suitilərin daşıma qabiliyyəti eyni qalacaq, lakin suitilərin sayı azalacaq.

Review Questions

Species with limited resources usually exhibit a(n) ________ growth curve.

The maximum rate of increased characteristic of a species is called its ________.

  1. limit
  2. daşıma qabiliyyəti
  3. biotic potential
  4. exponential growth pattern

The population size of a species capable of being supported by the environment is called its ________.

Pulsuz Cavab

Describe the rate of population growth that would be expected at various parts of the S-shaped curve of logistic growth.

In the first part of the curve, when few individuals of the species are present and resources are plentiful, growth is exponential, similar to a J-shaped curve. Later, growth slows due to the species using up resources. Finally, the population levels off at the carrying capacity of the environment, and it is relatively stable over time.

Lüğət


Logistic Growth

Exponential growth is possible only when infinite natural resources are available this is not the case in the real world. Charles Darwin recognized this fact in his description of the “struggle for existence,” which states that individuals will compete (with members of their own or other species) for limited resources. The successful ones will survive to pass on their own characteristics and traits (which we know now are transferred by genes) to the next generation at a greater rate (natural selection). To model the reality of limited resources, population ecologists developed the logistik artım model.

Carrying Capacity and the Logistic Model

In the real world, with its limited resources, exponential growth cannot continue indefinitely. Exponential growth may occur in environments where there are few individuals and plentiful resources, but when the number of individuals gets large enough, resources will be depleted, slowing the growth rate. Eventually, the growth rate will plateau or level off (Figure 1). This population size, which represents the maximum population size that a particular environment can support, is called the carrying capacity, orK.

The formula we use to calculate logistic growth adds the carrying capacity as a moderating force in the growth rate. The expression “KN” is indicative of how many individuals may be added to a population at a given stage, and “KN” divided by “K” is the fraction of the carrying capacity available for further growth. Thus, the exponential growth model is restricted by this factor to generate the logistic growth equation:

Notice that when N is very small, (K-N)/K becomes close to K/K or 1, and the right side of the equation reduces to rmaksN, which means the population is growing exponentially and is not influenced by carrying capacity. On the other hand, when N is large, (K-N)/K come close to zero, which means that population growth will be slowed greatly or even stopped. Thus, population growth is greatly slowed in large populations by the carrying capacity K. This model also allows for the population of a negative population growth, or a population decline. This occurs when the number of individuals in the population exceeds the carrying capacity (because the value of (K-N)/K is negative).

A graph of this equation yields an S-shaped curve (Figure 1), and it is a more realistic model of population growth than exponential growth. There are three different sections to an S-shaped curve. Initially, growth is exponential because there are few individuals and ample resources available. Then, as resources begin to become limited, the growth rate decreases. Finally, growth levels off at the carrying capacity of the environment, with little change in population size over time.

Role of Intraspecific Competition

The logistic model assumes that every individual within a population will have equal access to resources and, thus, an equal chance for survival. For plants, the amount of water, sunlight, nutrients, and the space to grow are the important resources, whereas in animals, important resources include food, water, shelter, nesting space, and mates.

In the real world, phenotypic variation among individuals within a population means that some individuals will be better adapted to their environment than others. The resulting competition between population members of the same species for resources is termed intraspecific competition(intra– = “within” –spesifik = “species”). Intraspecific competition for resources may not affect populations that are well below their carrying capacity—resources are plentiful and all individuals can obtain what they need. However, as population size increases, this competition intensifies. In addition, the accumulation of waste products can reduce an environment’s carrying capacity.

Examples of Logistic Growth

Yeast, a microscopic fungus used to make bread and alcoholic beverages, exhibits the classical S-shaped curve when grown in a test tube (Figure 2). Its growth levels off as the population depletes the nutrients that are necessary for its growth. In the real world, however, there are variations to this idealized curve.

Figure 2. Yeast grown in ideal conditions in a test tube show a classical S-shaped logistic growth curve.

Examples in wild populations include sheep and harbor seals (Figure 3). In both examples, the population size exceeds the carrying capacity for short periods of time and then falls below the carrying capacity afterwards. This fluctuation in population size continues to occur as the population oscillates around its carrying capacity. Still, even with this oscillation, the logistic model is confirmed.

Figure 3. A natural population of seals shows real-world fluctuation.

Practice Question

If the major food source of the seals declines due to pollution or overfishing, which of the following would likely occur?

  1. The carrying capacity of seals would decrease, as would the seal population.
  2. The carrying capacity of seals would decrease, but the seal population would remain the same.
  3. The number of seal deaths would increase but the number of births would also increase, so the population size would remain the same.
  4. The carrying capacity of seals would remain the same, but the population of seals would decrease.

In Summary: Environmental Limits to Population Growth

Populations with unlimited resources grow exponentially, with an accelerating growth rate. When resources become limiting, populations follow a logistic growth curve. The population of a species will level off at the carrying capacity of its environment.


Videoya baxın: Mövzu: Qlobal ətraf mühit problemləri Online dərs-534 (Iyun 2022).