Populacja

Każdy obszar Ziemi jest zamieszały przez charakterystyczne zbiorowisko zwierząt i roślin. Są one ze sobą powiązane na różne sposoby. Dla ekologa organizmy żyjące na jakiejś powierzchni stanowią zespół biotyczny. Składa się on z mniejszych grup lub populacji, czyli grup osobników jednego gatunku.

Populację tworzą osobniki należące do jednego gatunku, występujące na określonej przestrzeni w danym czasie. Osobniki populacji mogą się swobodnie krzyżować, dając płodne potomstwo. Miejsce, w którym występuje populacja nazywamy siedliskiem. Każdy osobnik populacji zajmuje określoną przestrzeń nazywaną areałem. Suma areałów tworzy zasięg przestrzenny populacji. Każdą populację charakteryzuje wiele cech. Są to: liczebność, zagęszczenie, organizacja przestrzenna i socjalna, struktura płci i wieku, rozrodczość, śmiertelność, dynamika liczebności.

Liczebność populacji to liczba wszystkich osobników tworzących populację. Proces zmian liczby osobników populacji w czasie nazywany jest dynamiką liczebności populacji. W dynamice liczebności można wyróżnić trzy fazy: fazę wzrostu liczebności populacji, fazę dynamicznej równowagi i fazę spadku liczebności.

Ocena liczebności populacji często napotyka trudności, co powoduje, że częściej operuje się terminem zagęszczenie populacji, czyli stopniem wypełnienia przestrzeni osobnikami danego gatunku w określonym czasie. Wyraża się ono liczbą osobników przypadającą na jednostkę powierzchni w jednostce czasu. Na zagęszczenie wpływają: imigracje, czyli tempo dopływu nowych osobników, emigracje, czyli tempo ubywania osobników, rozrodczość oraz śmiertelność. Miarą rozrodczości populacji jest liczba nowych osobników pojawiających się w wyniku rozrodu w określonej jednostce czasu. Miarą śmiertelności – liczba osobników umierających w jednostce czasu.

Różnica między chwilowymi przyrostami liczebności i ubytkami, czyli tempo w jakim przyrasta liczebność populacji w przeliczeniu na jednego osobnika i jednostkę czasu, nazywa się tempem wzrostu populacji.

Oporem środowiska określa się sumę czynników powodujących zwolnienie tempa przyrostu liczebności populacji zasiedlającej nowy teren. Czynniki te to m.in. ograniczenie miejsca, wyczerpywanie zasobów naturalnych, niekorzystne przekształcenia środowiska, nasilenie procesów konkurencji.

Sposób rozmieszczenia osobników na obszarze zajmowanym przez populację nazywa się organizacją przestrzenną populacji. Znane są trzy podstawowe typy rozmieszczenia osobników w przestrzeni: losowe, równomierne, skupiskowe, ale może być również rozmieszczenie stadne oraz ławicowe.

Rozmieszczenie losowe - powstaje, gdy środowisko jest względnie jednorodne, a organizmy danego gatunku nie wpływają na siebie nawzajem ani przyciągająco, ani odpychająco. Osobniki dzieli od siebie rozmaity odstęp. Dwa dowolnie wybrane sąsiadujące osobniki rzadko występują w swoim bardzo bliskim sąsiedztwie, ale równie rzadko są bardzo od siebie oddalone. Odległość między nimi odpowiada rozkładowi losowemu. Przykładem tego rozmieszczenia jest rozmieszczenie mniszków na trawniku, które rosną tam gdzie wiatr przywiał nasiona. Porzucone pola uprawne pod lasem zaczynają zarastać sosny i brzozy z tych samych powodów co mniszek. Losowo rozmieszczone mogą być również dżdżownice lub pędraki w glebie, dafnie lub okrzemki w toni jeziora.

Rozmieszczenie równomierne - w skrajnych przypadkach wszystkie osobniki występują w równej od siebie odległości. Przykładem tego rozmieszczenia mogą być zwierzęta tego samego gatunku (np. krowy) w oborze, drzewka owocowe w sadzie, gdyż rośliny również mogą rosnąć w odległościach w przybliżeniu równych.

Rozmieszczenie skupiskowe - osobniki wykazują tendencję do tworzenia agregacji. Jest ono w przyrodzie bardzo rozpowszechnione. Tak rosną poziomki w lesie gdyż rozmnażają się przez rozłogi, stokrotki, mniszki - gdyż ich nasiona czasem lecą z wiatrem po kilka, macierzanki.

Innym rodzajem rozmieszczenia jest rozmieszczenie stadne oraz ławicowe. Stadem nazywamy każdą grupę zwierząt tego samego gatunku, trzymającą się razem np. tak zorganizowane są jelenie, żubry, słonie. Wiele zwierząt tworzy grupy, które maja wyraźnie inny charakter niż stada. Mówi się o nich, że tworzą rozmieszczenie ławicowe. Gdy latem popatrzymy w spokojną wodę czystego jeziora, możemy dostrzec stado małych rybek (o długości 2-3cm), które są mniej więcej w tym samym wieku. Jeżeli takie stado jest w morzu, a ryby są duże (w wieku kilku lat) rybacy mówią na nie "ławica". Tak samo mówi się o stadach kałamarnic, olbrzymich zgrupowaniach kryla w wodach dokoła Antarktydy. Zwierzęta które tworzą rozmieszczenie stadne lub ławicowe razem wędrują, żerują. Niektóre stada nawet bronią swego terytorium przed innymi stadami. Najważniejszym elementem który świadczy o rozmieszczeniu przestrzennym jest gatunek danych osobników.

Sposób uporządkowania wzajemnych kontaktów między osobnikami tej samej populacji jest wynikiem jej organizacji socjalnej. Podstawowe formy tych kontaktów to wzajemne stosunki pozytywne (kooperacja) , negatywne (dyzoperacja) i obojętne. Zróżnicowanie populacji wynikające z udziału w niej osobników będących w różnych fazach rozwoju (w różnym wieku) tworzy jej strukturę wiekową. W populacji wyróżniamy osobniki w trzech grupach wiekowych: wiek przedrozrodczy, rozrodczy oraz porozrodczy.

W zależności od liczebności każdej grupy wiekowej wyróżniamy populację:
· ustabilizowaną - posiadającą prawie równą liczbę osobników w każdej grupie wiekowej
· rozwijającą się populacja ta posiada największą liczebnie grupę przedrozrodczą i rozrodczą
· starzejącą się - nazywana wymierającą, posiada największą liczebnie grupę osobników w okresie porozrodczym.

Zależności ilościowe między samcami i samicami w populacji tworzą jej strukturę płciową. Można ją rozpatrywać tylko w tych populacjach w których występuje podział osobników na męskie i żeńskie. Struktura płciowa wyraża się w postaci kilku wskaźników, np. stosunku płci czyli liczby samców przypadającej na określoną liczbę samic lub udziału płci, czyli liczby samców lub samic przypadającej na sto osobników.

Zależności międzygatunkowe to różnorodne powiązania między gatunkami, wpływające na ich życie i rozwój. Każdy gatunek korzysta z pewnych zasobów środowiska, w tym innych organizmów, współzawodniczy o nie lub współdziała z innymi gatunkami i wreszcie stanowi źródło pokarmu dla innych, jako ofiara drapieżników, gospodarz dla pasożytów lub martwa materia organiczna dla detrytofagów. Zależności międzygatunkowe decydują o składzie gatunkowym i strukturze biocenozy oraz o liczebności i kondycji populacji poszczególnych gatunków. Oddziaływanie na siebie dwóch gatunków może być dodatnie, ujemne lub neutralne. Klasyfikacja ta oparta jest na korzyściach lub szkodach, jakie odnosi jeden lub oba gatunki.

Zależności ujemne: amensalizm, konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo.
Zależności obojętne: neutralizm.
Zależności dodatnie: komensalizm, protokooperacja, mutualizm.

Amensalizm to typ oddziaływania ujemnego, w którym populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiej populacji, nie czerpiąc z tego żadnych korzyści. Do amensalów należą między innymi: grzyby produkujące antybiotyki (penicylinę), które hamują rozwój bakterii; brzoza oddziałująca ujemnie, np. na sosnę.

Konkurencja zachodzi między osobnikami zajmującymi wspólną niszę ekologiczną. Najostrzej zaznacza się ona między osobnikami tego samego gatunku lub gatunków blisko spokrewnionych (np. żaba wodna i żaba trawna; szczur wędrowny i szczur śniady) lub między osobnikami różnych gatunków o podobnych wymaganiach (np. zwierzęta roślinożerne: antylopa, zebra, bawół). Osobniki te zajmują tę samą niszę ekologiczną, a więc współzawodniczą między sobą o ten sam pokarm, o to samo terytorium. Prowadzi to do osłabienia, a w końcu do wyeliminowania najsłabszego, najmniej dostosowanego. W wyniku konkurencji dochodzi do rozdzielenia blisko spokrewnionych ze sobą gatunków, a w konsekwencji do wypierania słabszego gatunku (np. jaszczurki żyworódki przez silniejszy (jaszczurkę zwijkę).

Drapieżnictwo dotyczy przede wszystkim zwierząt i zachodzi w układzie drapieżca -ofiara. Drapieżca gwałtownie chwyta, zabija i zjada osobnika innego gatunku będącego ofiarą. Istnienie drapieżców i ofiar jest jednym z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Drapieżcy (np. lisy), mając pod dostatkiem pokarmu w postaci ofiar (np. zajęcy), rozmnażają się intensywnie, co prowadzi do wzrostu ich liczebności. Następuje masowe wymieranie ofiar (zajęcy) powodujące w konsekwencji spadek ich liczebności. Pociąga to za sobą z kolei spadek liczebności drapieżcy pozbawionego pokarmu. Zmniejszenie populacji drapieżcy pozwala na rozwój populacji ofiary. Pojawiające się spadki i wzrosty liczebności populacji drapieżcy lub ofiary mają więc charakter cykliczny. Pasożytnictwo to negatywny typ zależności między organizmem żywiciela, a pasożytem, gdyż pasożyt żyje kosztem i działa na szkodę gospodarza równocześnie nie mogąc utrzymać się bez niego przy życiu. Pasożyty dzielimy na zewnętrzne (np. kleszcze, wszy, pchły) i wewnętrzne (np. tasiemce, nicienie, przywry, bakterie i pierwotniaki chorobotwórcze).

Neutralizm to typ obojętny pod względem ekologicznym współżycia jednej populacji obok drugiej (np. sikorka i bocian).

Komensalizm to typ współżycia między dwoma gatunkami, w którym jeden czerpie korzyści nie przynosząc korzyści ani szkody drugiemu (np. lew i hiena). Protokooperacja jest to współżycie dwóch gatunków czerpiących korzyści ze swojej obecności, ale jednocześnie nie będących całkowicie uzależnionymi od siebie. Każdy z nich jest zdolny do życia bez obecności drugiego (np. nosorożec i ptaki bąkojady).

Mutualizm (zwany też symbiozą obligatoryjną) to nieodzowna, ścisła współzależność dwu gatunków czerpiących obopólne korzyści, przy czym jeden gatunek nie jest zdolny do życia bez obecności drugiego (np. rośliny motylkowe i bakterie brodawkowe wiążące azot).

Joanna Szczepańska