УСТОЙЧИВОСТ НА ОКОЛНАТА СРЕДА: ФАКТОРИ И ПРИМЕРИ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025

В съпротивата на околната среда са факторите, които заедно да ограничат растежа на естествена популация. Те могат да зависят от гъстотата на населението като конкуренция, хищничество, паразитизъм или качество на околната среда. Те могат също да бъдат независими от плътността като катастрофи или метеорологични сезони.

При липса на регулаторни фактори за околната среда всяко естествено население би нараснало в зависимост от своя биотичен потенциал, експоненциално. Ефектите от устойчивостта на околната среда обаче ограничават растежа на населението, достигайки баланс.

Хищничество Коефициент на устойчивост на околната среда от плътност Автор: www.flirck.com

Различните взаимодействия между факторите, които оказват устойчивост на околната среда при нарастване на населението, генерират силно променлива динамика на населението.

Популациите обикновено достигат динамично равновесие, което е графично представено в криви, които се колебаят около равновесна стойност.

Какво е устойчивост на околната среда?

Най-простият модел на динамиката на популацията предполага, че при оптимални условия на околната среда броят на индивидите се увеличава в зависимост от биотичния потенциал на населението.

С други думи, темпът на растеж на глава от населението (r) винаги е един и същ, независимо от числеността на населението. При тези предпоставки нарастването на населението би било експоненциално.

В природата популациите могат да растат експоненциално в начална фаза, но те не могат да поддържат тази динамика безкрайно. Има фактори, които ограничават или регулират растежа на това население. Сумата от тези фактори е известна като устойчивост на околната среда.

Фактори, които оказват устойчивост на околната среда, действат за намаляване на темпа на растеж на глава от населението, когато населението се приближи до оптималния си размер, по-известен като носеща способност.

Тази динамика генерира логистичен растеж, който обикновено достига динамично равновесие, със стабилни периодични колебания около товароносимостта (K).

Фактори за устойчивост на околната среда

-Densoindependent

Когато факторите, които генерират устойчивост на околната среда, не зависят от плътността на индивидите, се казва, че са плътно независими.

Някои фактори, независими от плътността, могат да се появяват периодично със сезоните, като пожар, суша, наводнение или студ. Те се намесват в регулирането на числеността на населението.

Конституирайки се периодично, година след година, те упражняват постоянен селективен натиск, който понякога генерира специфични адаптации при индивидите, което им позволява да увеличат своята годност и да оцелеят година след година, въпреки регулаторния си ефект.

Други независими от случайната плътност ефекти, като екстремни промени в климата, вулканични изригвания и други природни бедствия, могат да доведат до хаотични промени в населението. Те не могат да поддържат числеността на населението на постоянни нива или в равновесна точка.

-Densodependent

Ако факторите, които регулират нарастването на населението, зависят от плътността на индивидите, тогава те се наричат ​​плътно-зависими. Тези фактори могат да бъдат абиотични или биотични.

Абиотични фактори

Абиотичните фактори на плътна зависимост от околната среда са тези, които се появяват, когато увеличаването на размера на популацията променя физикохимичните условия на местообитанието.

Например, висока плътност на населението може да генерира натрупване на вредни отпадъци, които намаляват оцеляването или степента на възпроизводство на индивидите.

Биотични фактори

Биотичните фактори са тези, произтичащи от взаимодействието между индивиди от даден вид или от различни видове. Например конкуренция, хищничество и паразитизъм.

конкуренция

Конкуренцията възниква, когато жизнените ресурси, използвани от индивиди от един и същи или различни видове, са ограничени. Някои ограничаващи ресурси могат да бъдат хранителни вещества, вода, територия, убежища от хищници, индивиди от противоположния пол, светлина и други.

С увеличаването на населението, наличността на ресурси на глава от населението намалява, като по този начин намалява степента на възпроизводство на индивидите и растежа на населението. Този механизъм генерира динамика на логистичния растеж.

Хищничество

Хищничеството е вид взаимодействие между видовете, при което индивид от един вид (хищник) ловува индивид от друг вид (плячка), за да го консумира за храна. При този тип взаимодействие плътността на всяка популация упражнява регулация от друга.

Тъй като плячката увеличава числеността на популацията си, популацията на хищника се увеличава поради наличието на храна. Но с увеличаване на плътността на хищниците, популацията на плячка намалява поради увеличаване на налягането на хищниците.

Този тип взаимодействие генерира криви на прираст на населението, чието равновесие е динамично. Не се достига статичен размер на популацията в носещата способност, но популациите постоянно се колебаят около тази стойност.

паразитизъм

Паразитизмът е взаимодействие, чрез което индивид от един вид (паразит) се възползва от индивидите от друг вид (гостоприемник), което води до намаляване на вероятността им за оцеляване или размножаване. В този смисъл той се разглежда и като механизъм за регулиране на населението.

Взаимодействието между паразити и гостоприемници може да генерира динамика, подобна на тази на хищници и плячка. Разнообразието от видове взаимодействия паразит-гостоприемник в природата е безкрайно, следователно може да се генерира и по-сложна динамика.

-Interactions

В природата зависимите и независими ефекти от плътността взаимодействат при регулирането на популациите, създавайки голямо разнообразие от модели.

Населението може да се поддържа близо до носещата способност от фактори, зависими от плътността, и в крайна сметка да се наблюдава рязък спад поради естествена катастрофа, независима от плътността.

Примери

Бактериален растеж

Когато инокулум от бактерии се посява в културална среда, може да се наблюдава крива на растеж с четири фази. В тази крива първоначалният експоненциален растеж и ефектът от регулирането на околната среда могат да бъдат ясно оценени.

Първоначално е очевидна стационарна фаза и накрая ефект на намаляване на числеността на популацията.

По време на първата фаза на адаптация бактериите не се възпроизвеждат, а вместо това синтезират РНК, ензими и други молекули. През тази фаза не се наблюдава ръст на населението.

Крива на растеж на бактериите. Автор: M • Komorniczak -talk-Илюстрация от: Michał Komorniczak Този файл е пуснат в Creative Commons 3.0. Attribution-ShareAlike (CC BY-SA 3.0) Ако използвате на уебсайта си или във вашата публикация моите изображения (оригинални или модифицирани), от вас се изисква да ми предоставите подробности: Michał Komorniczak (Полша) или Michal Komorniczak (Полша). повече информация, пишете на моя имейл адрес:, чрез Wikimedia Commons

В следващата фаза настъпва клетъчно делене. Бактериите се възпроизвеждат чрез бинарен синтез, една клетка се разделя на две дъщерни клетки.

Този механизъм генерира експоненциален растеж, при който размерът на населението се удвоява във всеки пореден период от време. Тази фаза обаче не може да продължи безкрайно, тъй като хранителните вещества в околната среда започват да се ограничават.

Третата фаза на кривата е неподвижна. Намаляването на хранителните вещества и натрупването на токсини водят до намаляване на темпа на нарастване на популацията до достигане на постоянна стойност на броя на бактериите. Към този момент скоростта на производство на нови бактерии се балансира с темпа на смърт на бактериите.

В последната фаза на кривата има рязко намаляване на броя на бактериите. Това се случва, когато всички хранителни вещества в хранителната среда са изчерпани и бактериите умират.

Рис и зайци

Типичният пример за регулиране на популацията между популациите на хищници и плячки е този на рис и заек. Намаляването на популационния размер на зайците води до намаляване на броя на рисите.

По-малък брой рис намалява хищническото налягане на зайци и от своя страна води до увеличаване на броя на риса.

Важно е да се има предвид, че динамиката на популацията на зайци също се опосредства от наличието на храна за тях.

Динамика на популацията, генерирана от регулирането на околната среда между рисове (хищници) и зайци (плячка). Автор: CNX OpenStax, чрез Wikimedia Commons

Lemmings

Интересен казус се случва с лемингите в Гренландия. Популацията на тези бозайници се регулира от четири хищни вида: бухал, лисица, вид птица и ермин (Mustela erminea).

Първите трима са опортюнистични хищници, които се хранят с леминги само когато са в изобилие. Докато горностайът се храни изключително с леминги.

Това взаимодействие между различните регулаторни фактори води до периодични колебания в нарастването на населението, които генерират четиригодишни цикли в леминги. Тази динамика може да се обясни по следния начин.

Когато лемингите са с ниски популационни размери, те се пленят само от стомани. Тъй като има сравнително ниско хищническо налягане, бързо увеличава числеността на популацията си.

С увеличаването на популацията на лемингите опортюнистичните хищници започват да ги ловуват по-често. От друга страна, козите също увеличават броя на популацията си, тъй като има по-голяма наличност на храна. Тази ситуация генерира граница, зависима от плътността на популацията на лемингите.

Увеличаването на броя на хищните видове и на числеността на техните популации поражда много силен хищнически натиск върху лемингите, което води до рязко намаляване на числеността на популацията.

Това намаление на плячката се отразява в намаляване на числеността на популациите на следващите години поради намаляване на храната, започвайки нов цикъл.

Разлика с биотичния потенциал

Биотичният потенциал е максималният капацитет за растеж на естествена популация, подчинена на оптимални условия на околната среда.

Например, когато храната е в изобилие, условията на околната среда за влажност, pH и температура са благоприятни, а техните индивиди не са изложени на хищници или болести.

Теоретична връзка между биотичния потенциал, устойчивостта на околната среда и носещата способност. Променено от: flickr.com/photos/internetarchivebookimages

Тази популационна характеристика се определя от репродуктивния капацитет на индивидите (обикновено женските), тоест от това колко потомство е способно да произведе през целия си живот, което зависи от възрастта на първото възпроизвеждане, броя на деца във всяко репродуктивно събитие и честотата и количеството на тези събития.

Биотичният потенциал на населението е ограничен от устойчивостта на околната среда. Взаимодействието между двете концепции генерира товароносимост.

Препратки

1. Сътрудници на Уикипедия Бактериален растеж. Wikipedia, The Free Encyclopedia, 2018. Достъпно на es.wikipedia.org.
2. Hasting, A. 1997. Популационна биология: концепции и модели. Springer. 244 стр.
3. Turchin, P. 1995. Глава 2: Регулиране на популацията: Стари аргументи и нов синтез. В: Капучино, Н. & Цена Динамика на населението PW: Нови подходи и синтез. Академична преса. Лондон, Великобритания.
4. Тайлър Милър-младши и Скот Е. Сполман. 2009. Основи на екологията. 5 ^за редактиране. Г. Тайлър Милър-младши и Скот Е. Сполман. 560 стр.
5. Сътрудници на Уикипедия (2018 г., 11 декември). Биотичен потенциал. В Wikipedia, The Free Encyclopedia. Получено 16:17, 22 декември 2018 г., от en.wikipedia.org.