ODOLNOST VŮČI ŽIVOTNÍMU PROSTŘEDÍ: FAKTORY A PŘÍKLADY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Odpor životního prostředí jsou faktory, které společně omezují růst přirozené populace. Ty mohou záviset na hustotě populace, jako je konkurence, predace, parazitismus nebo kvalita životního prostředí. Mohou být také nezávislí na hustotě, jako jsou katastrofy nebo sezónnost počasí.

Při absenci environmentálních regulačních faktorů by jakákoli přírodní populace rostla exponenciálně podle svého biotického potenciálu. Účinky odolnosti vůči životnímu prostředí však omezují růst populace a dosahují rovnováhy.

Predace Faktor závislosti na hustotě prostředí. Autor: www.flirck.com

Různé interakce mezi faktory, které projevují odolnost vůči životnímu prostředí v populačním růstu, vytvářejí velmi variabilní populační dynamiku.

Populace obecně dosahují dynamické rovnováhy, která je graficky znázorněna v křivkách kmitajících kolem rovnovážné hodnoty.

Co je odolnost vůči životnímu prostředí?

Nejjednodušší model dynamiky populace předpokládá, že za optimálních podmínek prostředí se počet jedinců zvyšuje podle biotického potenciálu populace.

Jinými slovy, míra růstu na obyvatele (r) je vždy stejná, bez ohledu na velikost populace. V těchto prostorech by byl růst populace exponenciální.

V přírodě mohou populace exponenciálně růst v počáteční fázi, ale nemohou si tuto dynamiku udržet nekonečně. Existují faktory, které omezují nebo regulují růst této populace. Součet těchto faktorů je známý jako odolnost vůči životnímu prostředí.

Faktory, které uplatňují odolnost vůči životnímu prostředí, snižují rychlost růstu na obyvatele, jak se populace přibližuje k své optimální velikosti, lépe známé jako nosná kapacita.

Tato dynamika vytváří logistický růst, který obecně dosahuje dynamické rovnováhy se stabilními periodickými výkyvy kolem nosnosti (K).

Faktory odolnosti vůči životnímu prostředí

- Nezávislý

Když jsou faktory, které vytvářejí odolnost vůči životnímu prostředí, nezávislé na hustotě jednotlivců, říká se, že jsou nezávislé na hustotě.

S ročními obdobími se mohou pravidelně vyskytovat některé faktory nezávislé na hustotě, jako je oheň, sucho, povodeň nebo mráz. Ty zasahují do regulace velikosti populace.

Vytvářením opakovaně rok od roku vyvíjejí neustálý selektivní tlak, který občas vyvolává specifické úpravy u jednotlivců, které jim umožňují navyšovat jejich kondici a přežít rok co rok, navzdory regulačnímu účinku.

Jiné náhodné účinky nezávislé na hustotě, jako jsou extrémní změny klimatu, sopečné erupce a další přírodní katastrofy, mohou způsobit nevyrovnané změny v populacích. Nemohou udržet velikost populace na konstantní úrovni nebo v rovnovážném bodě.

- Nezávislý

Pokud jsou faktory, které regulují růst populace, závislé na hustotě jednotlivců, pak se nazývají závislé na hustotě. Tyto faktory mohou být abiotické nebo biotické.

Abiotické faktory

Abiotické husté závislé faktory odolnosti vůči životnímu prostředí jsou faktory, které se vyskytují, když zvýšení velikosti populace mění fyziochemické podmínky stanoviště.

Například vysoká hustota obyvatelstva může vytvářet hromadění škodlivých odpadů, které snižují přežití nebo míru reprodukce jednotlivců.

Biotické faktory

Biotické faktory jsou ty, které jsou výsledkem interakce mezi jednotlivci druhu nebo jiného druhu. Například soutěž, predace a parazitismus.

Soutěž

Konkurence nastává, když jsou životně důležité zdroje používané jedinci stejného nebo jiného druhu omezené. Některé omezující zdroje mohou být živiny, voda, území, úkryty před predátory, jedinci opačného pohlaví, světlo, mezi ostatními.

S rostoucí populací klesá dostupnost zdrojů na obyvatele, čímž se snižuje míra reprodukce jednotlivců a rychlost růstu populace. Tento mechanismus generuje dynamiku logistického růstu.

Predace

Predace je druh interakce mezi druhy, kdy jedinec jednoho druhu (predátor) loví jednotlivce jiného druhu (kořisti), aby ho konzumoval jako potravu. V tomto typu interakce má hustota každé populace regulaci na druhou.

Jak kořist zvětšuje velikost své populace, populace dravců se zvyšuje v důsledku dostupnosti jídla. Ale jak se hustota predátorů zvyšuje, populace kořisti klesá v důsledku nárůstu predátorského tlaku.

Tento typ interakce generuje křivky růstu populace, jejichž rovnováha je dynamická. Statická velikost populace není dosažena v nosnosti, ale populace neustále kmitají kolem této hodnoty.

Parazitismus

Parazitismus je interakce, díky které jedinec jednoho druhu (parazit) těží z jedinců jiného druhu (hostitele), což vede ke snížení jejich pravděpodobnosti přežití nebo reprodukce. V tomto smyslu se také považuje za mechanismus regulace populace.

Interakce mezi parazity a hostiteli může vytvářet dynamiku podobnou dynamice predátorů a kořisti. Rozmanitost typů interakcí parazit-hostitel v přírodě je však nekonečná, lze tedy také generovat složitější dynamiku.

- Interakce

V přírodě závislé a nezávislé účinky hustoty interagují s regulací populací, což vede k velké rozmanitosti vzorců.

Populace může být udržována blízko nosné kapacity faktory závislými na hustotě a nakonec může dojít k prudkému poklesu v důsledku přírodní katastrofy nezávislé na hustotě.

Příklady

Bakteriální růst

Když je inokulum bakterií naočkováno do kultivačního média, lze pozorovat růstovou křivku se čtyřmi fázemi. V této křivce lze jasně ocenit počáteční exponenciální růst a účinek regulace životního prostředí.

Stacionární fáze je zpočátku evidentní a konečně pokles velikosti populace.

Během první adaptační fáze bakterie nereprodukují, ale místo toho syntetizují RNA, enzymy a další molekuly. Během této fáze není pozorován žádný růst populace.

Bakteriální růstová křivka. Autor: M • Komorniczak -talk-Illustration: Michał Komorniczak Tento soubor byl propuštěn do Creative Commons 3.0. Attribution-ShareAlike (CC BY-SA 3.0) Pokud používáte na svých webových stránkách nebo ve své publikaci moje obrázky (buď originální nebo upravené), budete požádáni o poskytnutí podrobností: Michał Komorniczak (Polsko) nebo Michal Komorniczak (Polsko).Pro více informací, napište na mou e-mailovou adresu:, přes Wikimedia Commons

V další fázi dochází k dělení buněk. Bakterie se rozmnožují binární fúzí, jedna buňka se dělí na dvě dceřiné buňky.

Tento mechanismus generuje exponenciální růst, ve kterém se velikost populace zdvojnásobí v každém po sobě jdoucím časovém období. Tato fáze však nemůže pokračovat nekonečně, protože živiny v životním prostředí začínají omezovat.

Třetí fáze křivky je nehybná. Snížení obsahu živin a hromadění toxinů vede ke snížení rychlosti růstu populace, dokud nedosáhne konstantní hodnoty počtu bakterií. V tomto okamžiku je rychlost produkce nových bakterií vyvážena rychlostí bakteriální smrti.

V závěrečné fázi křivky dochází k prudkému poklesu počtu bakterií. K tomu dochází, když jsou vyčerpány všechny živiny v kultivačním médiu a bakterie umírají.

Rys a zajíci

Typickým příkladem regulace populace mezi populacemi dravce a kořisti je rys rysa a zajíce. Snížení velikosti populace zajíců vede ke snížení počtu rysů.

Menší počet rysů snižuje predační tlak zajíců a naopak zvyšuje počet rysů.

Je důležité vzít v úvahu, že populační dynamika zajíců je také zprostředkována dostupností potravy pro ně.

Dynamika populace generovaná regulací prostředí mezi rysy (dravci) a zajíci (kořist). Autor: CNX OpenStax, přes Wikimedia Commons

Lemmings

Zajímavá případová studie se vyskytuje u Lemmings v Grónsku. Populaci těchto savců regulují čtyři dravé druhy: sova, liška, druh ptáka a hermelín (Mustela erminea).

První tři jsou oportunní predátoři, kteří se živí lemmings, pouze když jsou hojní. Zatímco hermelín se živí výhradně lemem.

Tato interakce mezi různými regulačními faktory způsobuje periodické oscilace v populačním růstu, které generují čtyřleté cykly v lemmings. Tuto dynamiku lze vysvětlit následujícím způsobem.

Pokud jsou lemmings v nízkých populačních velikostech, jsou kořistí pouze zátokami. Protože má relativně nízký predační tlak, rychle zvyšuje svou populační velikost.

Jak se populace lemmings zvyšuje, oportunní predátoři je začínají lovit častěji. Na druhou stranu, množství pitné vody také zvyšuje jejich populační velikost, protože existuje větší dostupnost potravin. Tato situace vytváří na hustotě populace limit závislý na hustotě.

Nárůst počtu dravých druhů a velikosti jejich populací vytváří velmi silný predátorský tlak na lemmings, což způsobuje prudký pokles velikosti populace.

Tento pokles kořisti se odráží ve snížení počtu obyvatel v následujícím roce kvůli poklesu potravy a zahájení nového cyklu.

Rozdíl s biotickým potenciálem

Biotický potenciál je maximální růstová kapacita přirozené populace podléhající optimálním podmínkám prostředí.

Například, když je jídlo hojné, jsou podmínky prostředí, vlhkost, pH a teplota, příznivé a jejich jednotlivci nejsou vystaveni dravcům nebo chorobám.

Teoretický vztah mezi biotickým potenciálem, odolností vůči životnímu prostředí a nosností. Upraveno z: flickr.com/photos/internetarchivebookimages

Tato populační charakteristika je určována reprodukční schopností jednotlivců (obecně žen), tj. Kolik potomků je schopno produkovat po celý svůj život, což závisí na věku první reprodukce, počtu děti v každé reprodukční události a frekvenci a množství těchto událostí.

Biotický potenciál populace je omezen odolností vůči životnímu prostředí. Interakce mezi oběma koncepty generuje nosnost.

Reference

1. Přispěvatelé Wikipedie. Bakteriální růst. Wikipedia, The Encyclopedia, 2018. K dispozici na adrese es.wikipedia.org.
2. Hasting, A. 1997. Biologie populace: Koncepty a modely. Springer. 244 pp.
3. Turchin, P. 1995. Kapitola 2: Regulace populace: Staré argumenty a nová syntéza. In: Cappuccino, N. & Price PW Populační dynamika: Nové přístupy a syntéza. Academic Press. Londýn, Velká Británie.
4. Tyler Miller, Jr. a Scott E. Spoolman. 2009. Základy ekologie. 5 ^k úpravě. G. Tyler Miller, Jr. a Scott E. Spoolman. 560 pp.
5. Přispěvatelé Wikipedie. (2018, 11. prosince). Biotický potenciál. V Wikipedii, Encyklopedie zdarma. Citováno z 16:17, 22. prosince 2018, z en.wikipedia.org.