Informatie

3.6: Grenzen aan populaties - Biologie


Het is een gegeven (dat wil zeggen, een empirisch aantoonbaar feit) dat alle organismen in staat zijn om veel meer dan één kopie van zichzelf te produceren. Tegen het einde van 500 jaar zou een enkel paar olifanten (theoretisch) ongeveer 15.000.000 levende nakomelingen kunnen produceren.72 Het is duidelijk dat als deze 15.000.000 olifanten paren om 7.500.000 broedparen te vormen, er binnen nog eens 500 jaar (in totaal 1000 jaar) maar liefst 7,5 x 106 x 1,5 x 107 of 1,125 x 1014 olifanten. Ervan uitgaande dat elke volwassen olifant ~6000 kilogram weegt, wat het gemiddelde is tussen grotere mannetjes en kleinere vrouwtjes, zou het eindresultaat ~6,75 x 10 zijn.18 kilo olifant. Nogmaals, we maken duidelijk minstens één fout in onze logica.

Olifanten en bacteriën zijn niet de enige soorten organismen op aarde. In feite kan elk bekend type organisme veel meer nakomelingen voortbrengen dan nodig is om zichzelf te vervangen voordat ze sterven. Deze eigenschap staat bekend als supervruchtbaarheid. Maar onbeperkte groei duurt niet lang en kan ook niet lang duren - andere factoren moeten deze inperken. Als je de populaties van de meeste organismen zou volgen, zou je zelfs ontdekken dat de aantallen van een bepaald organisme in een bepaalde omgeving de neiging hebben te fluctueren rond een zogenaamd stationair niveau. Met steady state bedoelen we dat hoewel er voortdurend dieren worden geboren en sterven, het totale aantal organismen ongeveer constant blijft.

Dus wat balanceert de effecten van supervruchtbaarheid, wat beperkt de bevolkingsgroei? Het voor de hand liggende antwoord op deze vraag is het feit dat de middelen die nodig zijn voor groei beperkt zijn en dat er beperkte plaatsen zijn voor organismen om te leven. Thomas Malthus (1766-1834) was de eerste die duidelijk de rol van beperkte middelen als een beperking voor de bevolking verwoordde. Zijn argument was puur logisch. Concurrentie tussen toenemende aantallen organismen om een ​​beperkt aanbod van hulpbronnen zou noodzakelijkerwijs het aantal organismen beperken. Malthus schilderde een nogal somber beeld van organismen die met elkaar worstelen om toegang te krijgen tot deze hulpbronnen, waarbij velen in een organismale versie van armoede leven, verhongerend omdat ze anderen niet konden verslaan voor het voedsel of de ruimtes die ze nodig hadden om te gedijen. Een punt dat Malthus negeerde, of waarschijnlijker onwetend was, is dat organismen zich zelden op deze manier gedragen. Het is gebruikelijk om verschillende soorten gedrag te vinden die de directe strijd om middelen beperken. In sommige organismen moet een volwassene bijvoorbeeld een territorium vestigen (en verdedigen) voordat het zich met succes kan voortplanten.73 Het eindresultaat van dit soort gedrag is om de populatie te stabiliseren rond een stabiel niveau, wat een functie is van zowel omgevings- als gedragsbeperkingen.

De omgeving van een organisme omvat alle factoren die het organisme beïnvloeden en waardoor het organisme andere organismen en hun omgeving beïnvloedt. Deze omvatten factoren zoals veranderingen in het klimaat, evenals veranderingen in de aan- of afwezigheid van andere organismen. Als het ene organisme bijvoorbeeld in belangrijke mate afhankelijk is van het andere, zal het uitsterven van het eerste het voortbestaan ​​van het tweede beïnvloeden.74 Evenzo kan de introductie van een nieuw type organisme of een nieuwe eigenschap (denk aan zuurstoffotosynthese) in een gevestigde omgeving bestaande interacties en omstandigheden verstoren. Wanneer de omgeving verandert, kan het bestaande populatieniveau in stabiele toestand onhoudbaar zijn of zijn veel van de verschillende soorten organismen die aanwezig zijn mogelijk niet levensvatbaar. Als het klimaat droger of natter, kouder of warmer wordt, als de jaarlijkse temperaturen extremer worden, of als nieuwe organismen (inclusief nieuwe ziekteverwekkende pathogenen) een gebied binnenkomen, kan de gemiddelde bevolkingsdichtheid veranderen of in sommige gevallen, als de omgeving verandert is drastisch genoeg, kan zelfs tot nul dalen, met andere woorden, bepaalde populaties zouden kunnen uitsterven. Omgevingsomstandigheden en veranderingen zullen het duurzame populatieniveau van een organisme beïnvloeden (iets om over na te denken in de context van het broeikaseffect, wat de oorzaak ook is).

Een direct voorbeeld van dit soort gedrag betreft de menselijke bevolking. Eens beperkt door ziekte, oorlog en periodieke hongersnood, heeft de introductie van betere volksgezondheids- en sanitaire maatregelen, een veiligere voedselvoorziening en vermindering van de kindersterfte ertoe geleid dat de menselijke bevolking dramatisch is toegenomen. Nu lijken in veel landen de populaties op weg te zijn naar een nieuwe stabiele toestand, hoewel precies onduidelijk is wat dat uiteindelijke totale populatieniveau zal zijn.75 Er zijn verschillende modellen ontwikkeld op basis van verschillende niveaus van gemiddelde vruchtbaarheid. In een aantal landen is het geboortecijfer al in het lage vruchtbaarheidsdomein gezakt, al is dat geen garantie dat het daar blijft!76 In dit domein (exclusief immigratie) neemt de bevolking van een land in de loop van de tijd af, aangezien het aantal geboren kinderen niet gelijk is aan het aantal mensen dat sterft. Dit kan zelf sociale spanningen veroorzaken. Daling van het geboortecijfer per vrouw correleert met dalingen van kindersterfte (meestal door vaccinatie, verbeterde voeding en hygiëne) en stijging van het opleidingsniveau en reproductieve zelfbeschikking (dat wil zeggen de emancipatie) van vrouwen. Waar vrouwen het recht hebben om hun voortplantingsgedrag te controleren, is het geboortecijfer meestal lager. Het is duidelijk dat veranderingen in de omgeving, en hier omvatten we de sociaal-politieke omgeving, drastisch het gedrag kunnen beïnvloeden en dienen om reproductie en populatieniveaus te beperken.


45.3 Milieugrenzen voor bevolkingsgroei

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • De kenmerken van en verschillen tussen exponentiële en logistieke groeipatronen uitleggen
  • Geef voorbeelden van exponentiële en logistieke groei in natuurlijke populaties
  • Beschrijf hoe natuurlijke selectie en aanpassing aan de omgeving hebben geleid tot de evolutie van bepaalde levensgeschiedenispatronen

Hoewel levensgeschiedenissen in algemene zin beschrijven hoe veel kenmerken van een populatie (zoals hun leeftijdsstructuur) in de loop van de tijd veranderen, maken populatie-ecologen gebruik van een verscheidenheid aan methoden om de populatiedynamiek wiskundig te modelleren. Deze nauwkeuriger modellen kunnen vervolgens worden gebruikt om veranderingen in een populatie nauwkeurig te beschrijven en toekomstige veranderingen beter te voorspellen. Bepaalde lang geaccepteerde modellen worden nu aangepast of zelfs verlaten vanwege hun gebrek aan voorspellend vermogen, en wetenschappers streven ernaar effectieve nieuwe modellen te creëren.

Exponentiële groei

Charles Darwin werd in zijn theorie van natuurlijke selectie sterk beïnvloed door de Engelse predikant Thomas Malthus. Malthus publiceerde in 1798 een boek waarin staat dat populaties met onbeperkte natuurlijke hulpbronnen zeer snel groeien, wat een exponentiële groei vertegenwoordigt, en vervolgens neemt de bevolkingsgroei af naarmate de hulpbronnen uitgeput raken, wat wijst op een logistieke groei.

Het beste voorbeeld van exponentiële groei zien we bij bacteriën. Bacteriën reproduceren door prokaryotische splijting. Deze deling duurt voor veel bacteriesoorten ongeveer een uur. Als 1000 bacteriën in een grote kolf worden geplaatst met een onbeperkte toevoer van voedingsstoffen (zodat de voedingsstoffen niet uitgeput raken), is er na een uur één ronde van deling en deelt elk organisme zich, wat resulteert in 2000 organismen - een toename van 1000. In nog een uur zal elk van de 2000 organismen verdubbelen, waardoor er 4000 worden geproduceerd, een toename van 2000 organismen. Na het derde uur moeten er 8000 bacteriën in de kolf zitten, een toename van 4000 organismen. Het belangrijke concept van exponentiële groei is de versnellende bevolkingsgroeisnelheid - het aantal organismen dat in elke reproductieve generatie wordt toegevoegd - dat wil zeggen, het neemt steeds sneller toe. Na 1 dag en 24 van deze cycli zou de bevolking zijn toegenomen van 1000 tot meer dan 16 miljard. Wanneer de bevolkingsomvang, N, in de tijd wordt uitgezet, wordt een J-vormige groeicurve geproduceerd (Figuur 45.9).

Het voorbeeld van bacteriën is niet representatief voor de echte wereld waar de middelen beperkt zijn. Bovendien zullen sommige bacteriën tijdens het experiment afsterven en zich dus niet voortplanten, waardoor de groeisnelheid wordt verlaagd. Daarom, bij het berekenen van de groeisnelheid van een populatie, is het sterftecijfer (NS) (aantal organismen dat sterft tijdens een bepaald tijdsinterval) wordt afgetrokken van het geboortecijfer (B) (aantal organismen dat in dat interval wordt geboren). Dit wordt weergegeven in de volgende formule:

Het geboortecijfer wordt meestal uitgedrukt per hoofd van de bevolking (voor elk individu). Dus, B (geboortecijfer) = bN (het geboortecijfer per hoofd van de bevolking “B" vermenigvuldigd met het aantal individuen "N") en NS (sterftecijfer) = dN (het sterftecijfer per hoofd van de bevolking "d" vermenigvuldigd met het aantal individuen "N”). Daarnaast zijn ecologen geïnteresseerd in de populatie op een bepaald moment, een oneindig klein tijdsinterval. Om deze reden wordt de terminologie van differentiaalrekening gebruikt om de "onmiddellijke" groeisnelheid te verkrijgen, ter vervanging van de verandering in aantal en tijd met een instant-specifieke meting van aantal en tijd.

Merk op dat de “NS" geassocieerd met de eerste term verwijst naar de afgeleide (zoals de term wordt gebruikt in calculus) en verschilt van het sterftecijfer, ook wel "NS.” Het verschil tussen geboorte- en sterftecijfers wordt verder vereenvoudigd door de term "R” (intrinsiek stijgingspercentage) voor de relatie tussen geboorte- en sterftecijfers:

De waarde "R" kan positief zijn, wat betekent dat de populatie in omvang toeneemt of negatief, wat betekent dat de populatie in omvang afneemt of nul is, waarbij de populatie niet verandert, een toestand die bekend staat als nulbevolkingsgroei. Een verdere verfijning van de formule erkent dat verschillende soorten inherente verschillen hebben in hun intrinsieke groeisnelheid (vaak beschouwd als het potentieel voor reproductie), zelfs onder ideale omstandigheden. Het is duidelijk dat een bacterie zich sneller kan voortplanten en een hogere intrinsieke groeisnelheid heeft dan een mens. De maximale groeisnelheid voor een soort is zijn biotisch potentieel, of Rmax , waardoor de vergelijking verandert in:

Logistieke groei

Exponentiële groei is alleen mogelijk als er oneindig veel natuurlijke hulpbronnen beschikbaar zijn, dit is niet het geval in de echte wereld. Charles Darwin erkende dit feit in zijn beschrijving van de 'strijd om het bestaan', waarin staat dat individuen zullen wedijveren (met leden van hun eigen of andere soort) om beperkte hulpbronnen. De succesvollen zullen overleven om hun eigen kenmerken en eigenschappen (waarvan we nu weten dat ze door genen worden overgedragen) sneller door te geven aan de volgende generatie (natuurlijke selectie). Om de realiteit van beperkte hulpbronnen te modelleren, hebben populatie-ecologen het logistieke groeimodel ontwikkeld.

Draagvermogen en het logistieke model

In de echte wereld, met zijn beperkte middelen, kan exponentiële groei niet oneindig doorgaan. Exponentiële groei kan optreden in omgevingen met weinig individuen en overvloedige middelen, maar wanneer het aantal individuen groot genoeg wordt, zullen de middelen uitgeput raken, waardoor de groeisnelheid wordt vertraagd. Uiteindelijk zal de groeisnelheid stabiliseren of afvlakken (Figuur 45.9). Deze populatieomvang, die de maximale populatieomvang weergeeft die een bepaalde omgeving kan ondersteunen, wordt de draagkracht genoemd, of K .

De formule die we gebruiken om logistieke groei te berekenen, voegt de draagkracht toe als een matigende kracht in de groeisnelheid. De uitdrukking "KN” geeft aan hoeveel individuen in een bepaald stadium aan een populatie kunnen worden toegevoegd, en “KN" gedeeld door "K” is de fractie van de draagkracht die beschikbaar is voor verdere groei. Het exponentiële groeimodel wordt dus beperkt door deze factor om de logistische groeivergelijking te genereren:

Merk op dat wanneer N is erg klein, (K-N)/K komt dichtbij K/K of 1, en de rechterkant van de vergelijking reduceert tot RmaxN, wat betekent dat de bevolking exponentieel groeit en niet wordt beïnvloed door draagkracht. Aan de andere kant, wanneer? N is groot, (K-N)/K komt dicht bij nul, wat betekent dat de bevolkingsgroei sterk zal worden afgeremd of zelfs gestopt. De bevolkingsgroei wordt dus in grote populaties sterk vertraagd door de draagkracht K. Dit model houdt ook rekening met de bevolking van een negatieve bevolkingsgroei, of een bevolkingsafname. Dit gebeurt wanneer het aantal individuen in de populatie de draagkracht overschrijdt (omdat de waarde van (K-N)/K negatief is).

Een grafiek van deze vergelijking levert een S-vormige curve op (Figuur 45.9) en het is een realistischer model van bevolkingsgroei dan exponentiële groei. Er zijn drie verschillende secties voor een S-vormige curve. Aanvankelijk is de groei exponentieel omdat er weinig individuen en voldoende middelen beschikbaar zijn. Vervolgens, naarmate de middelen beperkt beginnen te worden, neemt de groeisnelheid af. Ten slotte vlakt de groei af bij de draagkracht van de omgeving, met weinig verandering in de bevolkingsomvang in de loop van de tijd.

Rol van intraspecifieke competitie

Het logistieke model gaat ervan uit dat elk individu binnen een populatie gelijke toegang heeft tot hulpbronnen en dus een gelijke overlevingskans. Voor planten zijn de hoeveelheid water, zonlicht, voedingsstoffen en de ruimte om te groeien de belangrijkste hulpbronnen, terwijl bij dieren voedsel, water, onderdak, nestruimte en partners belangrijk zijn.

In de echte wereld betekent fenotypische variatie tussen individuen binnen een populatie dat sommige individuen beter aangepast zullen zijn aan hun omgeving dan andere. De resulterende concurrentie tussen populatieleden van dezelfde soort om hulpbronnen wordt genoemd intraspecifieke competitie (intra- = "binnen" -specifiek = "soort"). Intraspecifieke concurrentie om hulpbronnen heeft mogelijk geen invloed op populaties die ver onder hun draagkracht liggen - hulpbronnen zijn er in overvloed en alle individuen kunnen krijgen wat ze nodig hebben. Naarmate de populatie groter wordt, neemt deze concurrentie echter toe. Bovendien kan de ophoping van afvalproducten de draagkracht van een omgeving verminderen.

Voorbeelden van logistieke groei

Gist, een microscopisch kleine schimmel die wordt gebruikt om brood en alcoholische dranken te maken, vertoont de klassieke S-vormige curve wanneer deze in een reageerbuis wordt gekweekt (Figuur 45.10a). De groei neemt af naarmate de bevolking de voedingsstoffen uitput. In de echte wereld zijn er echter variaties op deze geïdealiseerde curve. Voorbeelden in wilde populaties zijn schapen en gewone zeehonden (Figuur 45.10b). In beide voorbeelden overschrijdt de populatiegrootte de draagkracht voor korte tijd en daalt daarna onder de draagkracht. Deze fluctuatie in populatieomvang blijft optreden als de populatie schommelt rond zijn draagkracht. Maar zelfs met deze oscillatie wordt het logistieke model bevestigd.

Visuele verbinding

Als de belangrijkste voedselbron van de zeehonden afneemt als gevolg van vervuiling of overbevissing, welke van de volgende situaties zal zich dan waarschijnlijk voordoen?


Effecten van interspecifieke concurrentie op de bevolking

Competitie om hulpbronnen die plaatsvindt tussen leden van verschillende soorten wordt interspecifieke competitie genoemd.

Concurrentie om voedsel is ook van toepassing op individuen van verschillende soorten die hetzelfde soort voedsel nodig hebben.

Twee verschillende roofzuchtige soorten kunnen bijvoorbeeld strijden om dezelfde prooisoort.

De ernst van interspecifieke concurrentie hangt af van de mate van overeenkomst of overlap in de behoeften van verschillende individuen en het tekort aan aanbod in de habitat. Een dergelijke competitie kan de volgende effecten hebben op de bevolking.

De acht effecten van interspecifieke concurrentie op de bevolking zijn als volgt:

1. Regulering van populatieomvang 2. Segregatie van soorten in verschillende niches 3. Principe van concurrentie-uitsluiting 4. Uitbuitingsconcurrentie 5. Interferentieconcurrentie 6. Concurrentie en biologische variatie 7. Concurrentie en karakterverplaatsing 8. Logistieke vergelijking en interspecifieke concurrentie.

1. Regulering van de bevolkingsomvang:

De rol van concurrentie bij het reguleren van de bevolkingsomvang is direct effectief door sterfte te veroorzaken door gevechten, nestvernietiging en verlies van voedselvoorraden. In leidt ook tot verhoogde predatie en verspreiding naar andere regio's.

2. Segregatie van soorten in verschillende niches:

Interspecifieke concurrentie is de meest kritische factor die een soort beperkt tot een bepaalde niche. Dit wordt duidelijk met de uitbreiding van de soort buiten de gebruikelijke grenzen van zijn niche wanneer deze concurrentie voorbij is. Zo resulteert interspecifieke concurrentie in de segregatie van soorten in verschillende niches.

3. Principe van concurrentie-uitsluiting:

Het principe is op verschillende manieren genoemd naar de hoofdauteurs ervan: het principe van Gause (Lack, 1944), het principe van Volterra (Hutchinson, 1957) en het principe van competitieve uitsluiting van Hardin. Het competitieve uitsluitingsprincipe van Gause stelt dat er geen twee soorten naast elkaar kunnen bestaan ​​als ze dezelfde niche bezetten. Met andere woorden, een ecologische niche kan niet tegelijkertijd en volledig worden ingenomen door gestabiliseerde populaties van meer dan één soort.

In zijn klassieke experiment kweekte Gause (1934) eerst Paramecium caudatum en Paramecium Ha in afzonderlijke culturen en ontdekte dat elke soort in aantal groeide volgens de logistische vergelijking. P. aurelia groeit echter sneller in aantal dan P. caudatum en vertoont meer individuen in hetzelfde volume kweekmedium.

Maar toen hij de twee soorten samen in hetzelfde kweekvolume kweekte, merkte hij op dat beide soorten aanvankelijk in aantal groeiden, maar uiteindelijk nam P. caudatum af en stierf uit (Fig. 3.6 ). Hij herhaalde zijn experiment en ontdekte dat P. aurelia altijd de concurrentie tussen de twee soorten won. Gause schreef het resultaat toe aan de nee van 'maar een enkele niche in de omstandigheden van het experiment'.

Er zijn andere voorbeelden die het principe van Gause illustreren. Park (1948,1954,1962) voerde laboratoriumexperimenten uit op twee soorten bloemkever, Tribolium confusum en Tribolium castaneum. Hij ontdekte dat in gemengde culturen de ene soort altijd “wint” over de andere. Maar het hing af van de omgevingsomstandigheden. T .castaneum wint altijd (of T. confusum sterft uit) onder omstandigheden van hoge temperatuur (34°C) en hoge vochtigheid (70% RV), terwijl T. confusum altijd (T. castaneum sterft uit) onder een koel-droog klimaat, dwz onder omstandigheden van lage temperatuur en lage vochtigheid (30% RV). Onder een aantal verschillende omgevingsomstandigheden (Tabel 3.1) overleefde de ene soort, soms de andere. Dit brengt ons tot de conclusie dat soorten naast elkaar kunnen bestaan, zelfs in het licht van interspecifieke concurrentie, op voorwaarde dat hun niches niet te veel overlappen.

4. Uitbuitende concurrentie:

Concurrerende interactie kan uitbuiting veroorzaken, die zich ontwikkelt wanneer twee soorten met dezelfde hulpbron concurreren. Wanneer twee bloemkevers, T. confusum en T. castaneum, bij elkaar worden gehouden, verdrijft de ene de andere in competitie, afhankelijk van de laboratoriumomstandigheden. Toen hun culturen echter werden besmet met Adelina, een sporozoaire parasiet die de kevers kan doden, bleek het een belangrijk effect te hebben op T. castaneum, maar niet op T. confusum.

Deze experimenten hebben aangetoond dat de uitkomst van competitie niet onveranderlijk is, maar wordt beïnvloed door zowel extrinsieke factoren zoals het weer en parasieten als door intrinsieke eigenschappen zoals de genetische samenstelling van de concurrerende populaties.

5. Interferentiecompetitie:

Het kan worden gedefinieerd als concurrentie waarbij individuen actief ingrijpen in elkaars toegang tot hulpbronnen. Het komt voor wanneer twee soorten niet concurreren in de zin van uitbuiting, maar wanneer hun coëxistentie in dezelfde habitat een bepaald gedragspatroon van de een of de ander wijzigt. recent bevruchte vrouwtjes van sommige soorten. Wanneer zowel uitbuiting als interferentie ontstaan ​​tussen sympatrische soorten, is de concurrentie het meest intens.

6. Competitie en biologische variatie:

De selectieve effecten van concurrentie zijn natuurlijk van invloed op de mate van variatie die in soortenpopulaties wordt gehandhaafd. Het effect zal verband houden met de taxonomische aard van de concurrerende populaties. Als de habitat wordt ingenomen door een soortenpopulatie die is samengesteld uit onderling kruisende maar geografisch of ecologisch afzonderlijke segmenten, zoals ondersoorten of ecotypes, zal onderlinge concurrentie de neiging hebben de variatie binnen de individuele populaties uit te breiden totdat deze de variatie binnen de habitat benadert.

Met andere woorden, het totale tolerantiebereik van de soort zal groter worden of concurrentie zal de neiging hebben om de biologische variatie die al in de segmenten aanwezig is te vergroten als, aan de andere kant, het leefgebied wordt ingenomen door concurrerende onafhankelijke soortenpopulaties, de genenstroom dienovereenkomstig zeer veel beperkt.

De druk van interspecifieke concurrentie zal in dit geval uit elke soortpopulatie die genomen selecteren die een speciale aanpassing aan een bepaald en beperkt bereik van de omgeving verlenen. In dit geval zal de concurrentie daarom de neiging hebben om de biologische variatie die aanwezig is in elk van de concurrerende soorten te verkleinen.

7. Competitie en karakterverplaatsing:

Karakterverplaatsing wordt gedefinieerd als de divergentie in de kenmerken van twee overigens vergelijkbare soorten waar hun verspreidingsgebied elkaar overlappen, veroorzaakt door de selectieve effecten van concurrentie tussen de soorten in het gebied van overlapping.

Bij het fenomeen van karakterverplaatsing verschillen de karaktereigenschappen van twee nauw verwante soorten meer wanneer ze voorkomen in sympatrie (twee soorten die naast elkaar bestaan ​​binnen hetzelfde geografische gebied) dan in allopatrie (wanneer hun distributies elkaar niet overlappen, wordt gezegd dat ze allopatrisch zijn) . De grondvinken (Geospiza spp.) van de Galapagos-eilanden, voor het eerst beschreven door Darwin, vormen een voorbeeld van karakterverplaatsing. Karakterverplaatsing treedt op wanneer interspecifieke concurrentie resulteert in natuurlijke selectie die veranderingen veroorzaakt in de morfologie van twee nauw verwante soorten.

8. Logistieke vergelijking en interspecifieke concurrentie:

Voor een enkele populatie, i, kunnen we de logistische vergelijking – . schrijven

In deze vergelijking zijn alle parameters gesubscripteerd om aan te tonen dat ze specifiek zijn voor populatie i. Intra-specifieke concurrentie verschijnt als de term Ni/Ki. Als Ni Ki nadert, nadert Ni/Ki 1 en de hoeveelheid (1 – Ni/Ki) nadert 0. Een stabiel evenwicht (dNi/dt = 0) wordt bereikt wanneer Ni = Ki.

Als er een populatie j is die concurreert met populatie i om hulpbronnen en populatie J een dichtheid Nj en een draagkracht Kj heeft. Uiteraard zal de concurrentiedruk van populatie j een negatief effect hebben op populatie i en zal de groei van populatie i afnemen. Dit idee kan in de logistische vergelijking worden opgenomen door een term af te trekken die het effect van interspecifieke concurrentie weergeeft (met soort j op soort i).

dNi/dt = ri Ni (1 – Ni/Ki – [Concurrentie-effect van j op i] )

Deze vergelijking bevat nu termen voor zowel intraspecifieke concurrentie (Ni/Ki) als interspecifieke concurrentie. Beide termen fungeren als discontotermen (aftrekkingen) en de vergelijking kan worden geschreven als: dNi/dt = ri Ni (1 – [intra-specifieke concurrentie] – [concurrentie-effect van j op i] Het moet duidelijk zijn dat in dit model zijn de intraspecifieke en interspecifieke effecten onafhankelijk van elkaar.Om een ​​interactie tussen de twee effecten aan te tonen, moeten we een term opnemen waarbij het product van de twee is afgetrokken van 1.

Volterra nam interspecifieke concurrentie op in de logistieke vergelijking door de term aij Nj/Ki op te nemen in de hoeveelheid tussen haakjes. Vandaar dat vergelijking – wordt

DNi/dt = ri Ni (1 – Ni/Ki – aijNj/Ki)

waarbij Nj = het aantal individuen van de concurrerende soort j

aij = concurrentiecoëfficiënt

De concurrentiecoëfficiënt kan worden gedefinieerd als een maatstaf voor de mate waarin de ene soort, j, de hulpbronnen van een andere gebruikt, i, uitgedrukt in termen van de populatieconsequenties van de interactie. Met andere woorden, aij is het effect van een individu van soort j op de exponentiële groeisnelheid van de populatie van soort i. De vermenigvuldiging van aij met Nj (de grootte van de concurrerende populatie j) zet de populatie van de concurrerende soort om in eenheden van soort i waarop het effect heeft.

Het product aij Nj delen door Ki, zoals weergegeven in de vergelijking, geeft het aandeel van de draagkracht van i dat wordt ingenomen door equivalente eenheden van individuen van i. Populatie i zal echter ook enig concurrentie-effect hebben op populatie j.

Dit kan worden aangetoond door de volgende vergelijking:

dNj/dt = rjNj (1 – Nj/Kj – ajiNi/Kj) Deze vergelijking laat zien hoe intraspecifieke concurrentie in populatie j en het competitieve effect van populatie i op populatie j de groeisnelheid van populatie j beïnvloeden.


Bevolking en duurzaamheid

Bevolkingsgrootte is a evenwicht tussen sterftecijfer en reproductiesnelheid. Een habitat kan geen populatie ondersteunen die groter is dan zijn draagvermogen vanwege de Beperkende factoren, welke plaats een limiet op populatiegrootte. De beperkende factoren kunnen zijn: voedsel, water, licht, zuurstof, schuilplaats, roofdieren,parasieten, intensiteit van wedstrijd binnen en tussen soorten enz.

(b) leg de betekenis uit van de term draagkracht

(c) relaties tussen roofdier en prooi beschrijven en hun mogelijke effecten op de populatiegrootte van zowel het roofdier als de prooi

Roofdieren zijn dieren die op andere dieren jagen (prooi). Predatie kan een beperkende factor zijn voor de populatiegrootte van een prooi.

  1. Meer roofdieren = meer prooi opgegeten.
  2. Prooipopulatie neemt af = minder voedsel voor roofdieren.
  3. Minder predatoren overleven = predatorpopulatie neemt af.
  4. Er wordt nu minder prooi gegeten = prooipopulatie neemt toe.
  5. Meer prooi = aantal roofdieren neemt toe en de cyclus begint opnieuw.

(d) met voorbeelden de termen interspecifieke en intraspecifieke concurrentie uitleggen

Wedstrijd komt voor wanneer bronnen(zoals voedsel of water) zijn niet in voldoende hoeveelheden aanwezig om de behoeften te bevredigen van alle individuen die afhankelijk zijn van deze hulpbronnen. Naarmate de intensiteit van de concurrentie toeneemt, reproductiesnelheid neemt af (minder organismen hebben genoeg organismen om zich voort te planten), terwijl de sterftecijfer stijgt (minder organismen hebben voldoende middelen om te overleven). Er zijn twee soorten competitie:

  • Intraspecifieke competitie: competitie tussen individuen van de dezelfde soort voor dezelfde middelen, b.v. mannelijke herten die hoorns vergrendelen wanneer ze strijden om partners.
  • Interspecifieke competitie: competitie tussen individuen van verschillende soorten voor dezelfde middelen, b.v. cheeta's en leeuwen die strijden om dezelfde prooi.

1934, GeorgyiFrantsevitchGause groeide twee soorten Paramecium, zowel afzonderlijk als samen. Toen we samen waren, was er wedstrijd voor eten, met Paramecium aurelia meer voedsel krijgen effectief dan Parameciumcaudatum, resulterend in Paramecium caudatum uitsterven en de cijfers voor Paramecium aurelia toenemen en uiteindelijk de worden enige overgebleven soorten.

Gause concludeerde dat meer overlappen tussen niches van twee soorten zou resulteren in meer intense concurrentie. Als twee soorten precies dezelfde niche hebben, zou er een zijn out-concurreerde door de ander en zou uitsterven of uitsterven in dat leefgebied - principe van competitieve uitsluiting – gebruikt om uit te leggen waarom bepaalde soorten alleen op bepaalde plaatsen groeien.

Andere waarnemingen en experimenten suggereren echter dat uitsterven niet per se zeker zal gebeuren:

  • Interspecifieke concurrentie kan resulteren in: één populatie is kleiner dan de andere, met beide populatiegroottes relatief constant blijven.
  • Belangrijk om te beseffen dat het in het laboratorium gemakkelijk de effecten van andere variabelen uit te sluiten, zodat het leefgebied van de twee soorten zeer stabiel blijft. In het wild echter breed scala aan variabelenkan optreden als Beperkende factoren voor de groei van verschillende populaties – variabelen kunnen dagelijks of zelfs in de loop van een jaar veranderen. Bijvoorbeeld experimenten met concurrentie tussen bloemkevers Triboliumconfusum en Triboliumcastaneum bevestigde aanvankelijk de principe van concurrentie-uitsluiting - de castaneum de bevolkingsomvang nam toe, terwijl T. confusum uitgestorven - maar zelfs een kleine verandering in de temperatuur zou de uitkomst kunnen veranderen, zodat T. confusum in plaats daarvan overleefd.

(e) onderscheid maken tussen de termen conservering en conservering

(g) uitleggen dat instandhouding een dynamisch proces is waarbij beheer en terugwinning betrokken zijn

Behoud is de behoud van biodiversiteit, inclusief diversiteit tussen soorten, genetische diversiteit binnen soortenen onderhoud van een verscheidenheid aan leefgebieden en ecosystemen. Instandhouding is een dynamisch proces waarbij beheer en terugwinning.

Helaas kan een gestaag groeiende menselijke populatie de biodiversiteit bedreigen door:

  • Overexploitatie van wilde populaties voor voedsel (bijv. kabeljauw in de Noordzee), voor sport (bijv. haaien) en voor handel (bijv. parels verzameld van zoutwateroesters en zoetwaterkokkels): soorten zijn sneller geoogst dan ze kunnen bijvullen
  • Vernietiging van leefomgeving en fragmentatie als gevolg van meer intensieve landbouwpraktijken, toegenomen vervuiling, of wijdverbreid gebouw.
  • Introductie van soorten tot een ecosysteem door de mens, opzettelijk of per ongeluk. deze mogen uitconcurreren inheemse soorten, die mogelijk uitsterven.

Conservering kan betrekking hebben op het instellen van beschermde gebieden zoals: Nationale parken of Sites van speciaal wetenschappelijk belang. Het kan ook gaan om geven legale bescherming bedreigde diersoorten, of ze te behouden ex situ in dierentuinen of botanische tuinen. Het in stand houden van de biodiversiteit in dynamische ecosystemen vereist echter zorgvuldig beheer.

Sommige managementstrategieën omvatten:

  • Verhoog het draagvermogen door meer voedsel te geven.
  • Personen verplaatsen bevolking te vergroten.
  • schermen verspreiding van individuen te beperken.
  • Bestrijd predatie en stropers.
  • Vaccineren individuen tegen ziekte.
  • habitats behouden door voorkomen van vervuiling/verstoring, of ingrijpen tot de voortgang van de opvolging beperken, bijv. hakselen, maaien, grazen.

Behoud is de bescherming van ecosystemen, die nog niet door mensen zijn gebruikt, waardoor het onaangeroerd dus het blijft precies zoals het is.

(f) explain how the management of an ecosystem can provide resources in a sustainable way, with reference to timber production in a temperate country

With human population getting larger and expanding exponentially, it is putting druk on our resources. More intensive methods need to be used to exploit our environment for resources, however such methods can disrupt or destroy ecosystems, reduce biodiversity or deplete resources. One situation is the potential conflict between our need for resources and conservation is in wood and timber production.

(h) discuss the economic, social and ethical reasons for conservation of biological resources

(i) outline, with examples, the effects of human activities on the animal and plant populations in the Galapagos Islands


Bekijk de video: Pembahasan KSNK Tahun 2020 Mapel Biologi no 50 (Januari- 2022).