Populace různých druhů na určitém území se nazývají. Interakce mezi populacemi
Organismy, které tvoří přirozené populace, neexistují odděleně od sebe, ale obvykle se nacházejí v různých složitých vztazích, v důsledku čehož některé druhy mají pozitivní nebo negativní vliv na ostatní.
Podívejme se na hlavní typy takových vztahů.
Neutralismus(z Lag. neutralis - nepříslušnost ani jedné, ani druhé): spojení dvou populací neovlivňuje ani jednu z nich. Tento druh vztahu je v přírodě běžný: jde o vztah mezi žížalou a komárem; zajíc žijící pod korunou lesa a datel žijící v dutině stromu; veverka a los; drozd a vlk.
Vzájemné konkurenční potlačování: populace se navzájem potlačují. Příkladem by bylo konkurenční vztahy mezi plevelem a pěstovanými rostlinami pro určité zdroje (světlo, voda, minerální výživa). Růst jedné rostliny je často potlačován látkami vylučovanými pletivy jiné. V tomto případě hovoří o alelopatickém potlačení některých rostlin jinými.
Soutěž o sdílený zdroj: jedna populace nepřímo negativně ovlivňuje druhého v boji o vzácné zdroje. Může se jednat o nepřímé vztahy mezi druhy v boji o potravu (soutěž mezi vlky, rysy a liškami v severských lesích, mezi hyenami a lvy v savanách atd.), tzn. druhy se navzájem přímo nenapadají. Jejich stav je ovlivněn přítomností nebo nepřítomností potravy.
Amensalismus(z řečtiny a - negace a lat. mensa - stůl, jídlo): jedna populace potlačuje druhou, ale nezažívá negativní vliv. Například jestřábník (čeleď Asteraceae) díky jedovatým sekretům svých kořenů vytlačuje ostatní jednoleté rostliny a vytváří čisté houštiny na poměrně dlouhou dobu. velké plochy. Smrk během svého růstu značně stíní půdu a tím vytlačuje světlomilné druhy, které spadají pod jeho zápoj. Opačný efekt smrk nezažívá.
Predace: jedna populace nepříznivě ovlivňuje druhou tím, že útočí přímo na něm, ale přesto sám závisí na předmětu útoku. Dravci mohou být různé organismy – od nejjednodušších až po složité. Jsou to lvi a vlci, pakomáři sající krev a hmyzožraví ptáci, různé druhy ryb, které jedí planktonické korýše dafnie, a samotné dafnie, které se živí jednobuněčné řasy.
Zdrojem energie je potenciálně každý živý organismus, tzn. potravou pro jiné organismy. Právě tyto potravinové interakce jsou základem přenosu energie a hmoty v ekosystémech.
Dravec Za potravu se považuje každý organismus, který konzumuje jiný živý organismus. K prokázání faktu predace je tedy nutné, aby jeden organismus zabil druhý za účelem jeho použití jako potravy.
Protokooperace(z řeckého prothos - první a latinské cooperatio - spolupráce): obě populace těží ze sdružení, ale tyto vztahy jsou volitelné.
Poměrně běžným příkladem protokooperace v přírodě je soužití buvolích špačků (vlků) a velkých zvířat (buvoli, nosorožci, žirafy, antilopy, zebry, velké dobytek). Voloklui se živí klíšťaty a hmyzem sajícím krev, kterým zvířata trpí. Je to zřejmé oboustranně výhodná spolupráce organismy.
Buvolí pták Buphagus africanus letí do otevřené tlamy krokodýla nilského (Crocodilus niloticus), aby si pochutnával na pijavicích přilepených k jeho tlamě. Rozšíření pobřežní lesní rostliny Dysoxylum angustifolium Jihovýchodní Asie, ryba je zasnoubená. Jako druh „odměny“ se rybí maso stává jedovatým. Ryby tak získávají ochranu před predátory.
Symbióza(z řeckého sumbiosis - soužití): úzký vztah mezi zástupci různé typy, z toho alespoň jedno se bez druhého neobejde.
Klasický příklad symbióza jsou lišejníky. Skládají se ze dvou složek - heterotrofní houba (mycobiong) a autotrofní organismus (fykobiont) - sinice, řasy. Houba zásobuje fykobionta vodou a anorganickými látkami a chrání ho před vysycháním a také zajišťuje přichycení k půdě. Nebo autotrofní složka fib zase přijímá sacharidy, které vznikají při fotosyntéze.
V tropické pralesy V Jižní Americe roste Cecropia palmate, jejíž plody a listy živí mnoho obyvatel džungle. Snad i proto má jedinečné obránce – agresivní mravence z rodu Azteca.
Bambusové duté kmeny a větve cekropie slouží jako pevnost pro mravenčí kolonie. Tam si dělají hnízda. Strom poskytuje svým obráncům nejen úkryt, ale i stůl. Na bázi listového řapíku jsou kýlovité výrůstky, na kterých se vyvíjejí tzv. Müllerova tělíska - tobolky sestávající z poloviny z glykogenu. Živí se jimi mravenci. A oni sami zase napadají každého, kdo se pokusí rostlinu dotknout. Jakmile zaklepete na kmen, zdá se, že legie mravenců se brání nezvaný host. Studie prokázaly, že pokud cekropii opylíte insekticidy a zbavíte ji mravenců, rostlina zemře.
Přirozené populace se zpravidla přizpůsobují společnému životu a vytvářejí více či méně vzájemně výhodné formy takové existence. V tomto případě jeden z partnerů pověří druhého úkolem regulovat své vztahy s vnějším prostředím. Symbióza se může vyvinout na základě potravních (krmení se nevyužitými zbytky potravy) nebo prostorových (usazení na povrchu nebo uvnitř těla druhého, využívání nor, hnízd apod.) vztahů.
Komensalismus- jedna populace má ze sjednocení prospěch, zatímco druhé je toto sjednocení lhostejné.
Komenzalismus je často chápán jako soužití, kdy jeden z partnerů sní zbytky jídla nebo odpadní látky druhého, aniž by mu ublížil. Tento typ komenzalismu, založený na konzumaci zbytků jídla od hostitelů, se nazývá freeloading. Jedná se o interakce mezi různými typy půdních bakterií-saprofytů, které zpracovávají organickou hmotu z prohnilé půdy. rostlinné zbytky a vyšší rostliny, které spotřebovávají výsledné minerální soli.
Lze uvést příklad soužití mezi pilotními rybami a velkými dravými žraloky. Jednak jsou pilotní ryby v relativním bezpečí, jednak dostávají zbytky potravy, kterou žraloci nesežrali. Přítomnost těchto ryb nemá na žraloky žádný vliv.
Často můžete najít takovou formu vztahu mezi druhy jako Nájem. Jedná se o soužití organismů, kdy se jeden z druhů usadí v „obydlí“ jiného nebo v jeho blízkosti. Tento typ vztahu je u rostlin rozšířený. Příkladem jsou liány a epifyty (orchideje, lišejníky, mechy), které se usazují přímo na kmenech a větvích stromů. Mnoho druhů členovců žije v hnízdech a norách hlodavců, některé ryby se skrývají pod deštníky medúzy s žahavými nitěmi. Hořká ryba klade jikry do pláště mlžů aniž bych mu ublížil. Klaun žijící v biocenóze korálový útes, mírumilovně koexistuje s mořskou sasankou, která se před predátory skrývá mezi svými jedovatými chapadly, na jejichž jed si tato ryba vyvinula imunitu.
Sokol stěhovavý (druh sokola původem ze Sibiře a Kazachstánu) má velký význam pro přežití zástupců ohrožených druhů - husy a husy rudoprsé, protože je chrání před nenasytnými polárními liškami. Husy nedokážou tyto predátory samy odehnat z hnízd a raději hnízdí blíže k sokolům stěhovavým. Sokoli o takovou čtvrť nestojí.
Komenzalismus lze pozorovat zvláště často v mořském nebo oceánském prostředí. Téměř v každé červí noře, v každé lastuře mlže jsou „hosté“, kteří zde dostávají úkryt, ale majiteli nepřinášejí žádný užitek ani škodu.
Mutualismus- spojení mezi populacemi je příznivé pro růst a přežití obou i v přírodní podmínky jedno bez druhého nemůže existovat.
Tento termín označuje jakýkoli vztah mezi páry druhů, který přináší vzájemný prospěch. Mutualismus je velmi rozšířený: kořeny jsou blízce příbuzné houbám tvořícím mykorhizu, korálové polypy jsou blízce příbuzné jednobuněčným řasám, kvetoucí rostliny- u opylujícího hmyzu jsou střeva většiny zvířat osídlena prospěšnými mikroorganismy atd. Mezi vzájemnými partnery existují složité behaviorální vazby. Například africký medonosný pták vede medojeda do hnízda (otevře hnízdo, požírá med a larvy) a živí se zbytky. (Medový vodicí pták není schopen otevřít hnízdo a jezevec má potíže hnízdo najít!) Střední Amerika jeden druh mravenců žije v trnech akácií, živí se cukrem z nektárií na listech a chrání je před fytofágy: pokud jsou z rostliny odstraněni všichni mravenci, pak až 85 % semen poškodí larvy much. Hydra na světle přijímá 50-100 % kyslíku, který potřebuje, ze symbiontních řas. Až 25 % známých druhů hub existuje v symbióze s řasami jako lišejníky, což jim umožňuje kolonizovat povrchy kamenů a kmenů stromů, a to i v oblastech, které jsou pro jiné formy života prakticky nevhodné.
Klasickým příkladem mutualismu je spolupráce mezi kvetoucími rostlinami a hmyzem, který je opyluje. Hmyz přijímá nektar a na oplátku provádí akt opylení nezbytný pro rostlinu. Při absenci opylovačů by byly rostliny v mnoha případech na pokraji vyhynutí a hmyz by bez rostlinné potravy zemřel. Dalším příkladem takového vztahu jsou termiti a prvoci, kteří se usazují v jejich střevech a přeměňují dřevní celulózu na stravitelné látky, kterými se oni i termiti živí.
Vztah mezi přežvýkavci (jelen, skot, antilopa) a bakteriemi, které žijí v jejich bachoru (jedna ze čtyř částí žaludku přežvýkavců) je dualistický. V bachoru žijí četné bakterie z rodů Bacteroides, Ruminococcus, Clostridium, Vethanobacterium aj. Bakterie v bachoru jsou adaptovány pouze na anaerobní (bezkyslíkové) podmínky a mnoho druhů při vystavení kyslíku okamžitě hyne. Hlavní potravou přežvýkavců je celulóza a další rostlinná vlákna. Zvířata samotná však postrádají enzymy, které dokážou rostlinný materiál rozložit. Bakterie vylučují enzymy rozkládající celulózu. Produkty mikrobiální fermentace využívá hostitelský organismus a ten vytváří pro bakterie nepřetržitý přísun substrátů (rostlinná celulóza) a řídí podmínky její fermentace (slinami neutralizuje nadměrnou kyselost prostředí, kde bakterie žijí) .
Typy vztahů mezi organismy
Zvířata a rostliny, houby a bakterie neexistují navzájem izolovaně, ale vstupují do složitých vztahů. Existuje několik forem interakce mezi populacemi.
Neutralismus
Soužití dvou druhů na stejném území, které pro ně nemá ani pozitivní, ani negativní důsledky.
Za neutralismu se spolubydlící populace různých druhů navzájem neovlivňují. Můžeme například říci, že veverka a medvěd, vlk a chroust spolu přímo neinteragují, i když žít ve stejném lese.
Antibióza
Když obě interagující populace nebo jedna z nich pociťují škodlivý, život potlačující vliv.
Antagonistické vztahy se mohou projevovat následovně:
1. Soutěž.
Forma antibiotického vztahu, ve kterém mezi sebou organismy soutěží potravinové zdroje, sexuální partner, úkryt, světlo atd.
V soutěži o potravu vítězí druh, jehož jedinci se rychleji rozmnožují. V přirozených podmínkách konkurence mezi blízce příbuznými druhy slábne, pokud se jeden z nich přesune k novému zdroji potravy (to znamená, že obsadí jiný ekologická nika). Například v zimě se hmyzožraví ptáci vyhýbají konkurenci různá místa hledání potravy: na kmenech stromů, v křoví, na pařezech, na velkých či malých větvích.
Vytěsňování jedné populace druhou: Ve smíšených kulturách různých druhů jetelů koexistují, ale konkurence o světlo vede ke snížení hustoty každého z nich. Konkurence, která vzniká mezi blízce příbuznými druhy, tedy může mít dva důsledky: buď vytěsnění jednoho druhu druhým, nebo odlišnou ekologickou specializaci druhů, která umožňuje společné soužití.
Potlačení jedné populace druhou: Plísně, které produkují antibiotika, tedy potlačují růst mikroorganismů. Některé rostliny, které mohou růst na půdách chudých na dusík, vylučují látky, které inhibují aktivitu volně žijících bakterií fixujících dusík a také tvorbu uzlů v luštěninách. Zabraňují tak hromadění dusíku v půdě a jeho kolonizaci druhy, které ho vyžadují velké množství.
3. Amensalismus
Forma antibiotického vztahu, kdy jeden organismus interaguje s druhým a potlačuje svou životní aktivitu, přičemž sám nepociťuje žádné negativní vlivy potlačované (například smrk a rostliny nižšího řádu). Zvláštním případem je alelopatie – vliv jednoho organismu na druhý, při kterém vnější prostředí uvolňují se odpadní produkty jednoho organismu, který jej otravuje a činí nevhodným pro život jiného (u rostlin běžné).
5. Predace
Jedná se o formu vztahu, ve kterém organismus jednoho druhu používá členy jiného druhu jako zdroj potravy jednou (tak, že je zabije).
Kanibalismus je zvláštním případem predace - zabíjení a požírání vlastního druhu (nalezeno u krys, medvědů hnědých, lidí).
Symbióza
Forma vztahu, ve kterém účastníci těží ze soužití nebo si alespoň neubližují. Symbiotické vztahy také přicházejí v různých formách.
1. Protokooperace je oboustranně výhodné, avšak volitelné soužití organismů, ze kterého profitují všichni zúčastnění (například krab poustevník a sasanka).
2. Mutualismus je forma symbiotického vztahu, ve kterém jeden z partnerů nebo oba nemohou existovat bez kohabitujícího (například býložraví kopytníci a mikroorganismy degradující celulózu).
Lišejníky jsou nerozlučným soužitím plísní a řas, kdy se pro každého z nich stává přítomnost partnera životní podmínkou. Hyfy houby, které proplétají buňky a vlákna řas, přijímají látky syntetizované řasami. Řasy extrahují vodu a minerály z houbových hyf.
Mnoho trav a stromů se normálně vyvíjí pouze tehdy, když se půdní houby (mykorhiza) usadí na jejich kořenech: kořenové vlásky se nevyvíjejí a mycelium houby proniká do kořene. Rostliny přijímají vodu a minerální soli z houby, která zase přijímá organické látky.
3. Komensalismus je forma symbiotického vztahu, ve kterém jeden z partnerů těží ze soužití a druhý je lhostejný k přítomnosti prvního. Existují dva typy soužití:
Bydlení (některé mořské sasanky a tropické ryby). Ryba se drží přilnutím k velkým rybám (žralokům), využívá je jako dopravní prostředek a navíc se živí jejich odpadem.
Používání struktur a tělních dutin jiných druhů jako úkrytů je rozšířené. V tropické vody některé ryby se ukrývají v dutině dýchacích orgánů (vodní plíce) mořských okurek (nebo mořských okurek, řád ostnokožců). Potěr některých ryb nachází útočiště pod deštníkem medúz a je chráněn svými žahavými nitěmi. K ochraně vyvíjejících se potomků používají ryby odolnou skořápku krabů nebo mlžů. Vajíčka nakladená na krabích žábrách se vyvíjejí za ideálních zásobovacích podmínek. čistou vodu prošel žábrami hostitele. Rostliny využívají jako stanoviště i jiné druhy. Jde o tzv. epifyty – rostliny, které se usazují na stromech. Mohou to být řasy, lišejníky, mechy, kapradiny, kvetoucí rostliny. Dřeviny jim slouží jako místo uchycení, nikoli však jako zdroj živin.
Freeloading (velcí dravci a mrchožrouti). Například hyeny následují lvy a sbírají zbytky jejich nesnědené kořisti. Mezi partnery mohou být různé prostorové vztahy. Pokud je jeden partner mimo buňky druhého, mluví o ektosymbióze, a pokud je uvnitř buněk, mluví o endosymbióze.
ZKUŠEBNÍ KARTA č. 4 |
|
Druhy výživy živých organismů. |
|
Teorie vzniku života. |
Existují dva typy výživy živých organismů: autotrofní a heterotrofní.
Autotrofní organismy (autotrofní organismy) jsou organismy, které využívají jako zdroj uhlíku oxid uhličitý (rostliny a některé bakterie). Jinými slovy, jsou to organismy schopné vytvářet organické látky z anorganických - oxid uhličitý, voda, minerální soli.
Heterotrofní (heterotrofní organismy) jsou organismy, které využívají organické sloučeniny (zvířata, houby a většina bakterií) jako zdroj uhlíku. Jinými slovy, jedná se o organismy, které nejsou schopny vytvářet organické látky z anorganických, ale vyžadují již hotové organické látky.
Některé živé bytosti jsou v závislosti na životních podmínkách schopny autotrofní i heterotrofní výživy. Organismy se smíšeným typem výživy se nazývají mixotrofy. Mixotrofy jsou organismy, které dokážou jak syntetizovat organické látky z anorganických, tak se živí hotovými organickými sloučeninami (hmyzožravé rostliny, zástupci oddělení řas euglena atd.)
Populace je populace druhu určité území. Celý geografický prostor, ve kterém se druh vyskytuje, se nazývá „oblast“. Každé stanoviště je heterogenní, zvláště pokud je velké a rozsáhlé.
Proto je druh distribuován nerovnoměrně v rámci obecných hranic svého rozšíření a v jeho prostorová struktura rozlišují se samostatné populace obývající více či méně izolovaná území. A stupeň izolace jednotlivých populací a území, která okupují
nebo vodní plochy jsou extrémně odlišné kvůli rozmanitosti a vlastnostem druhů. U velkých mobilních zvířat, např. vlků nebo losů, identifikujeme populace ve velkých oblastech izolovaných jistými zeměpisné hranice(Například, velké řeky, hřebeny apod.), zatímco u drobných myších hlodavců se může charakteristika populace lišit v rámci sousedních biotopů (smrkový les, březový les, smíšená louka aj.). Některé druhy mají ostře mozaikové rozšíření (např. okoun v různých jezerech), u jiných je obtížné stanovit jasnou hranici mezi populacemi, druh je rozšířen téměř všude, ale v různých oblastech s různým počtem.
Počet je hlavní charakteristikou populací. Velmi rozšiřuje a upřesňuje naše představy o přizpůsobivosti druhu určitým podmínkám prostředí.
Jakákoli populace není pouhým součtem jedinců jednoho druhu. Jedná se o komplexní supraorganismy s vnitřními vazbami a vlastnostmi, které nejsou vlastní jednotlivým organismům, které jej tvoří.
Co mezi sebou spojuje zástupce stejného druhu obývající společné území? Především jde o genealogické vztahy zaměřené na reprodukci: mezi zástupci různých pohlaví, mezi rodičovskými a dceřinými generacemi. Druhá kategorie vztahů je neméně důležitá – environmentální. Zajišťují distribuci zdrojů. V populacích různých druhů existují všechny typy biotických spojení, které existují mezi zástupci různých druhů, ale nejvíce se rozvíjejí dvě přímo opačné možnosti: konkurence a mutualismus. Vzájemně provázané vztahy zajišťují udržitelnou existenci a reprodukci druhů na konkrétních stanovištích.
Všechny charakteristiky populací jsou kvantitativní. Každá populace je velmi dynamická. Neustále v ní probíhají změny: jednotliví jedinci umírají na nepřátele, stáří či nepřízeň počasí, rodí se noví, mění se věkové složení, dochází k přesídlení nebo se objevují zástupci druhu z jiných území. Všechny tyto procesy se odrážejí v dynamických charakteristikách populací: míra růstu nebo poklesu počtu, porodnost, úmrtnost, míra vystěhování nebo osidlování (emigrace a imigrace). Dynamické ukazatele vždy zohledňují dobu, během níž dochází k určitým změnám. Chceme-li charakterizovat stav obyvatelstva v libovolné určitý okamžikčasu, pak se uchýlíme ke statickým charakteristikám: počet, hustota, věková a pohlavní struktura, distribuce
ve vesmíru atd. Dynamika populací je značně ovlivněna prostředím, jelikož druhy existují v neustále se měnících podmínkách. Nejčastěji je obtížné určit velikost populace, tedy celkový počet jedinců. Můžete spočítat například všechny Amurští tygři, ale obtížnější - všechna bidýlka v velké jezero, všechny mouchy v okolí chlévský dvůr nebo všechny žížaly v půdě louky. Proto se při kvantitativním hodnocení populací často používá ukazatel jako je hustota - počet jedinců na určitou, konvenčně vybranou jednotku prostoru, kde je lze celkem spolehlivě spočítat.
Populační hustota žížal je tedy jejich počet na 1 m2. povrch půdy, pěnkavy v lese - počet ptáků spatřených na 1 km trasy průzkumu, korýši - dafnie v jezírku - jejich početnost v 1 dm3 vody v určité hloubce atd. Intenzita vnitropopulačních vztahů také významně závisí na hustotě osídlení.
Popis věkové a pohlavní struktury populace se nazývá „demografie“ (z řeckých slov „demos“ – lidé a „graphos“ – píšu, popisuji). Potřeba a význam demografického výzkumu byly poprvé pochopeny ve vztahu k lidem. Ještě v 16. století se podrobně zohledňoval poměr obyvatel Londýna podle pohlaví a věku, na základě čehož se odhadovalo tempo růstu populace. To bylo velmi důležité pro plánování akcí k zajištění potravin a vody pro obyvatele a zmírnění nehygienických podmínek. V moderních městských službách přísné zohlednění demografických charakteristik obyvatelstva - nutná podmínkařešit základní sociální problémy - výstavbu bydlení a zařízení péče o děti, důchodové zabezpečení, účetnictví práce, služby zaměstnanosti atd.
V přírodní podmínky Demografické charakteristiky každé populace do značné míry určují její nejbližší budoucnost – možnosti reprodukce a schopnost odolávat působení nepříznivých faktorů. V různých fázích vývoje organismů se požadavky na prostředí mění, a to někdy velmi výrazně. Může dojít ke změně stanovišť, ke změně druhu potravy, charakteru pohybu, aktivity, odolnosti vůči výkyvům počasí atp. To je zvláště výrazné u zvířat s metamorfózou. Stačí si připomenout housenky a motýly, larvy a dospělce Lepidoptera Májoví brouci, pulci a dospělé žáby atd. Ale i u organismů s přímým vývojem povaha vztahů s prostředím velmi závisí na věku. Mladí a stárnoucí jedinci jsou zpravidla mnohem citlivější na změny
podmínky. Populace, ve kterých tyto věkové skupiny převažují, mohou v nepříznivých obdobích prudce klesat. Pohlavní a věková struktura populací závisí na dvou hlavních důvodech: biologických vlastnostech druhu a specifických podmínkách prostředí jeho existence. Mnoho druhů se vyznačuje dvoudomostí a populace se skládá ze samců a samic. Existuje však mnoho druhů, u kterých je každý jedinec hermafroditní, tj. má ženský i mužský reprodukční systém (např. žížaly, plži, některé ryby, řada korýšů). U takových druhů často ekologické podmínky určují, které reprodukční systémy budou normálně fungovat a jaký bude skutečný poměr samců a samic v populaci. Ale i při genetickém určení pohlaví 1:1 je tento poměr zřídka zachován. Ekologické rozdíly mezi muži a ženami často vedou k různé úmrtnosti během jejich života. Například při podbradní tučňáci do 10 let zbývá na dva samce pouze jedna samice. Nějaký netopýři po přezimování se podíl samic může snížit až na 20 %. U ostatních druhů je naopak úhyn samců vyšší (množství hlodavců, kachny divoké, sýkory koňadry aj.). Sexuální struktura populace se přirozeně odráží v možnostech a rychlostech reprodukce a růstu populace.
S dynamikou jejich počtu úzce souvisí i věková struktura populací. Biologické vlastnosti druhy určují hlavní tři typy takové struktury.
U druhů s krátké trváníživota, vysoké plodnosti a jednorázového rozmnožování (jednoleté rostliny, mnoho hmyzu, některé stěhovavé ryby) populace jsou obvykle stejně staré. Další generace se objevuje téměř současně z vajíček nebo semen, vyrůstá víceméně synchronně, pokračuje v reprodukci, po které umírá. U takových druhů se nepotkává mateřská generace s generací dceřinou. Například u všech známých sarančat přezimují vajíčka nakladená do půdy v „luscích“ a dospělý hmyz do zimy hyne. Protože křehký hmyz, který se právě vylíhl z vajíček, je nejcitlivější na sucho, mráz nebo nedostatek potravy, za nepříznivých podmínek hromadně hyne. povětrnostní podmínky. Tuhé zimy ovlivňují i přežití vajec. Velikost jejich populace proto podléhá náhlým změnám různé roky. Podobně jsou plodiny jednoletých rostlin nejzranitelnější ve fázi sazenic. Populační dynamika všech druhů se zjednodušenou věkovou strukturou
populace se vyznačují prudkými výkyvy a nestabilitou. Jejich populace mohou pravidelně vykazovat velmi prudká ohniska v počtu.
Jiný typ věková struktura populace – právě naopak. Jsou přítomny všechny věkové skupiny a existuje několik generací současně. Příslušníci populací jsou tak pestřejší v odolnosti vůči nepříznivým faktorům, jejichž působením dochází zpravidla jen k částečným ztrátám jedinců. Tyto populace jsou typické pro druhy s dlouhou očekávanou délkou života a opakovaným rozmnožováním (sloni, koně, většina ptáků, vytrvalé trávy, stromy atd.). K těmto druhům patří i lidé. Dynamika počtu takových populací je bez prudkých výkyvů. Populace druhů s krátkou délkou života, ale opakovaným rozmnožováním (např. u myších hlodavců) jsou střední povahy. Po část sezóny je jejich populace téměř stejně stará a se začátkem reprodukce se rychle doplňuje o jedince různých věkových skupin se vzhledem jak dceřiných, tak i vnukových jedinců. Ke konci sezóny se však rozmnožování zastaví a přezimují pouze zvířata, která se objevila na podzim nebo koncem léta. Takové populace se také vyznačují nestabilními počty a jejich periodickými vzestupy a poklesy.
Věková struktura populací jakéhokoli druhu je ovlivněna vnějšími podmínkami (počasí, nepřátelé apod.), což ovlivňuje možnosti jeho rozmnožování a doplňování v blízké budoucnosti. Tato okolnost se široce používá k předpovědi počtu druhů, které nás zajímají, a také k charakterizaci lidské populace. Zejména pokud se v populaci různého věku projevuje poměr mladých, dospělých a starých jedinců ve formě obdélníků umístěných nad sebou, pak pro rostoucí populaci tvoří pyramidu se širokou základnou a úzkým vrcholem. V tomto případě je významná mladá generace a počet starých jedinců je menší než u dospělých a postupně klesá. Při přibližně stejném náboru a počtu chovných dospělých jedinců pyramida odráží stabilní populaci. Pokud je jeho základna užší než střed nebo vrchol, hrozí v blízké budoucnosti pokles populace celkový počet. Takové demografické pyramidy, konstruované s různým stupněm věkové granularity, jsou široce používány v modelech, které předpovídají strukturu populace států, regionů a lidstva jako celku.
Analýza věkové struktury je velmi důležitá pro správné využití komerčních druhů a pro ochranu vzácných a ohrožených druhů. V rybářství jsou druhy s nestabilním počtem charakterizovány „sklizňovými“ a „chudými“ roky. Například u tresek a sleďů mohou být výkonné generace 50–90krát větší než slabé, takže je velmi důležité stanovit a dodržovat kvóty na velikost ulovených ryb, aby nebyla ohrožena možnost obnovení populace ( odstraněním především „plodných“ generací).
Vytrvalé rostliny procházejí různými fázemi svého vývoje, od semenáčků až po generativní a poté stárnoucí jedince, a to v různé míře. U řady druhů běžně v populacích převažují mláďata, u jiných zralé a dokonce stárnoucí exempláře se slabou schopností reprodukce semen. Záleží na tom, jak dlouho daný rostlinný druh setrvává v generativním stadiu a jak rychle ho dosáhne. Například u rostlin péřové trávy uplyne od vyklíčení semen až po úplné odumření všech vegetativních částí několik desetiletí, někdy až 100 let nebo více. Rostliny tráví většinu tohoto času ve stavu silného trávníku, každoročně obnovují vegetační období a produkují semena a doba od vyklíčení do prvního kvetení trvá jen několik let. Normální věkové spektrum populace obsahuje malý podíl mladých a velký podíl dospělých a starých rostlin. Četná semena nemají kde klíčit, protože... místo je obsazeno rodičovskými jedinci, jsou rezervováni v půdě, tvoří spolehlivou rezervu, a klíčí vždy, když se uvolní půdní pokryv a doplňuje populaci. Odchylka od normálního věkového složení, která se nazývá „základní věkové spektrum“, je vždy spojena s vlivem environmentální faktory. Například při zvýšené pastvě může dojít k zmlazení populace vytrvalých trav, protože dobytek svými kopyty trhá drn, čímž vytváří prostor pro klíčení semen. Přebytek mladých rostlin způsobuje nestabilitu populace a její osud závisí na tom, zda se pastva omezí nebo dočasně zastaví.
Území obsazené populací obsahuje zdroje pro život. Množství zdrojů, které za daných podmínek dokáže podporovat maximální možnou hustotu obyvatelstva, se nazývá „kapacita životního prostředí“. Úplné využití zdrojů závisí nejen na počtu, ale také na rozložení jedinců v prostoru. V průběhu evoluce si druhy vyvinuly různé způsoby rozvoje území, což jim umožňuje udržovat na něm určitý počet, aniž by hrozilo přelidnění. Prostorový
struktura populace vzniká interakcí členů populace, jejich vzájemnými reakcemi při vývoji prostředí.
Rostliny svými těly obsazují prostředí, kořenovým systémem pronikají do půdy a umisťují fotosyntetické orgány v určité výšce do příslušného objemu vzduchu. Oblast jejich krmení nemůže být menší než určitá hodnota. Během růstu spolu intenzivně soutěží a v důsledku toho počet zbývajících exemplářů v ploše odpovídá kapacitě média. Hektar smrkový les obsahuje 600-700 vzrostlých stromů, i když sazenice mladých jedlí se mohou počítat na desítky tisíc.
Mobilita zvířat jim umožňuje racionálně využívat území jinými způsoby, kombinující prvky soutěžního a vzájemně prospěšné vztahy. Rozlišují mezi sedavým a kočovným způsobem života. Sedavá zvířata se vyznačují připoutaností k určité oblasti stanoviště. Tato územní připoutanost se nazývá „navádění“, druh „pocitu domova“. Přisedlá zvířata se vyznačují teritoriálním chováním, které zahrnuje dvě složky: ochranu obsazeného území a jeho aktivní průzkum a využívání. Území je chráněno před sousedy, a tím je území obsazené populací rozděleno na samostatné buňky postačující k výživě jedince, popř. rodinná skupina. Ochrana jednotlivých oblastí se provádí různými způsoby. Ve vzácnějších případech se jedná o přímé boje s žadateli, ale častěji - rituální hrozby nebo jednoduše zvukové signály nebo pachové a vizuální značky označující, že je oblast obsazena. Mezi instinkty zvířat patří vyhýbání se obsazeným oblastem, na cizím území převládá indikativní chování a na vlastním území agresivní a aktivní chování.
Využívání zdrojů u teritoriálních zvířat je intenzivní. Po důkladném prostudování svého stanoviště majitel ví, kde a v jakou dobu hledat potravu, kam se schovat v případě nebezpečí, jak se chránit před nepřízní počasí, staví si hnízda, doupata, úkryty nebo systém nor. Rezidenční chování může být trvalé (svištci, gophery, piky atd.) nebo omezené pouze na období rozmnožování (mnoho ptáků, některé ryby atd.).
V rozdělení území jsou prvky konkurence. Sousedy však spojují i vzájemné vztahy. Projevují se vzájemným upozorňováním na zpozorované nebezpečí, kombinováním při reakci společný nepřítel. V populaci
probíhá neustálý tok informací udávajících polohu jednotlivých jedinců a obsazenost území. K tomu se přidávají poplašné signály, reakce strachu a sexuální volání. Stereotypy chování zvířat jsou zaměřeny na hledání a udržování kontaktů s vlastním druhem. Pokud je velikost populace nízká a kolem je hodně volného prostoru, zvířata se neusazují sama, ale vybírají si oblasti umístěné v sousedství. Množství informací, které o sobě navzájem obdrží, se nazývá „biologické signální pole“.
Maximální velikost pozemku je dána nejen zásobou potravy, ale také schopností orientovat se v chování sousedů. Na hranicích jednotlivých území mají například sysli často neutrální zóny, kde spolu sousedé komunikují bez agresivity a mláďata se mohou věnovat hrám.
Plocha jednotlivého území se může lišit v závislosti na hustotě populace a ročním výnosu, ale existují minimální limity nutné pro přežití hostitele. Ti jedinci, kteří pozemky nezískali, se usadí na jiných, méně příhodných územích, nebo se nezačnou množit.
Alternativním typem využití prostoru je nomádský životní styl. Zvířata se pohybují po poměrně široké oblasti, mění stanoviště a shromažďují zdroje potravy. Jedná se o rozsáhlý způsob zkoumání prostředí. Odstraňuje závislost na nedostatku krmiva v určitých oblastech. Tento způsob života však zvyšuje riziko smrti nepřátel nebo jiných nečekaných okolností a je nad síly jednotlivých jedinců.
Zvířata se toulají pouze ve skupinách (sloni, kopytníci, delfíni, paviáni atd.). Ve skupinách se navazují určité vztahy, identifikují se vůdci či vůdci, které ostatní jedinci napodobují nebo poslouchají, mláďata jsou chráněna. Skupina využívá zkušeností a síly svých nejcennějších členů a jedná jako celek. Školy bez vůdců (ryby, hmyz) spojuje imitativní chování a systém informačních signálů. Vztahy zvířat ve skupinách (stáda, smečky, kolonie) mají povahu sociálních vazeb, představují také prolínání soutěžení a vzájemnosti.
Zvířata se potulují po určitých územích a vracejí se na svá původní místa, když se tam obnovují zásoby potravy. Pro zebry v afrických savanách mají nomádská území průměrnou rozlohu 400 km (20 x 20 km) a pro sob migrační trasy mohou být dlouhé až 1000 km, od tundry na pobřeží Severního ledového oceánu až po pralesní tundru nebo severní tajgu. Tyto cesty
jsou trvalé a v současnosti jsou často narušovány průmyslovými stavebními stavbami (ropovody, plynovody, dálnice apod.). Odchylky od obvyklých tras vedou k nedostatečnému krmení a hladovění zvířat, což způsobuje značné škody v komerčním chovu sobů. U zvířat, která tráví celý svůj život ve stádech, hejnech, koloniích nebo agregacích, je výrazný skupinový efekt. Fyziologický stav jednotlivého zvířete se prudce zhoršuje, pokud je nuceno existovat samostatně nebo s malým počtem sousedů. Například koloniální ptáci se po zničení nezačnou množit. ptačí trhy, pokud je jejich počet malý. Hejnové druhy ryb (například sleď) se nekrmí ani velkým množstvím potravy, pokud v okolí nejsou žádní sousedé. Mravenci a včely odstraněné ze společenství mají výrazně sníženou délku života a některé důležité instinkty mizí i v optimálních, z fyzikálního hlediska, podmínkách.
Potřeba skupinového efektu značně komplikuje schopnost obnovy ohrožených druhů. Je třeba s ní počítat jak v chovu hospodářských zvířat, tak při ochraně zvěře. Stejný účinek znesnadňuje kontrolu škůdců. Například pokud jsou snůšky vajíček bource morušového téměř úplně zachovány kvůli nízké aktivitě přirozené nepřátele, housenky se ve skupinách vyvíjejí dvakrát rychleji než jednotlivě a jsou žravější.
Rozptylování je jednou z nejdůležitějších funkcí v životě každého druhu. Ocitajíce se v nových, nerozvinutých územích, zástupci druhu v případě úspěšné reprodukce zakládají nové populace.
Růst populace u všech druhů, od bakterií po lidi, vykazuje obecné vzorce. Teoreticky může jakýkoli druh růst donekonečna kvůli geometrickému postupu reprodukce. Počet potomků, které po sobě může jeden jedinec zanechat, se nazývá „ biotický potenciál druh." Minimální biotický potenciál jsou pouze dva potomci, s jednoduchým buněčným dělením na dva (bakterie, améby, nálevníci), maximum jsou stovky milionů (počet nakladených vajíček za život řady plodných ryb, počet malých semena v mnoha dřeviny atd.). Ale i při prostém zdvojnásobení za generaci je populační křivka exponenciální, tzn. rychle stoupá do nekonečna. U améb nebo bakterií může geometrický postup reprodukce vyprodukovat více než milion během pouhých 20 dělení z jedné buňky a podle odhadů přesáhnout hmotnost zemské kůry za pouhý jeden a půl až dva dny. Takový mocný potenciál reprodukci, kterou mají živé věci
bytostí, není nikdy plně realizován, a to především z jednoho prostého důvodu – nedostatku zdrojů, jejichž stav pro jakýkoli druh na planetě má limity a v konkrétních biotopech odpovídá kapacitě prostředí.
Růstová křivka populace v nových podmínkách nejprve stoupá, poté se na určité úrovni zpomaluje a kolísá kolem ní, což odráží vliv různých faktorů. V matematice se populační růst projevuje tzv. logistickými rovnicemi, které ukazují, že s rostoucí velikostí populace se tempo růstu zpomaluje, blíží se nule a křivka se točí rovnoběžně s vodorovnou osou. Tak rostou bakteriální kultury ve zkumavkách, plevel zavlečený na pole, stáda hospodářských zvířat, populace nově zastavěných oblastí a vůbec celé lidstvo na planetě.
K omezení populačního růstu v přírodě dochází v důsledku řady faktorů. V zásadě se dělí na dva různé kategorie: modifikátory a regulátory. Faktory - modifikátory ovlivňují velikost populace jednostranně, aniž by samy zažívaly nějaký vliv z její strany. Jsou to především abiotické jevy: sucha, vydatné deště, povodně, bouřky, nízké teploty atd. Každý ví, jak jsou na takových podmínkách závislé výnosy pěstovaných rostlin a jak extrémní situace komplikují přežití nejen volně žijících zvířat, ale i lidí. Meteorologické předpovědi jsou také velmi důležité pro zemědělství a pro medicínu. Růst a plodnost jedinců se řídí pravidlem optima, proto všechny odchylky od něj mění (modifikují) velikost populace směrem k poklesu a přiblížení k optimu stimuluje nárůst.
Faktory-regulátory vykazují obousměrnou závislost. Ovlivňují nejen velikost populací, ale také sami mění sílu svého působení v závislosti na jeho hustotě. S poklesem počtu vliv regulátorů slábne s nárůstem zesiluje. Existuje tzv. negativum zpětná vazba, který je schopen brzdit bezuzdný populační růst. Je třeba poznamenat, že nadměrný, nekontrolovaný růst počtu je v konečném důsledku destruktivní pro jakýkoli druh, protože může zcela vyčerpat a podkopat přírodní zdroje. V evoluci vzniklo mnoho mechanismů, tzn. způsoby, jak regulovat reprodukci druhů.
Faktory-regulátory v přírodě se dělí do dvou skupin: biocenotické a vnitrodruhové. Biocenotickými regulátory počtu jednotlivých populací jsou
Vnitrodruhové (populační) regulační mechanismy jsou přítomny téměř u všech druhů, působí společně s biocenotickými a mezidruhovými a do popředí se dostávají u druhů, které mají v přírodě málo přirozených nepřátel. Udržují homeostázu (přibližnou stálost počtu) populací a zabraňují jejímu nadměrnému nárůstu. Druhy, které se liší v ekologii a biologii, se velmi liší ve svých metodách samoregulace.
U rostlin, které nejsou schopny změnit své umístění, vzniká intenzivní konkurence o krmnou plochu a světlo a silnější jedinci ničí slabší, zachycují prostředky k obživě, dochází k samovolnému ztenčování, což nakonec slouží ku prospěchu druhu, protože geneticky a fyziologicky úplnější jedinci jsou zachováni.
Dalším způsobem, jak zabránit růstu populace, je otrava životního prostředí metabolickými produkty, které brání reprodukci. Vyvíjí se u druhů obývajících relativně uzavřený prostor, kde je možná akumulace takových metabolitů: v
bakteriální kultury, ryby a obojživelníky ve stojatých vodách, hmyz, který je škůdci obilných zásob atd. V biotechnologiích založených na pěstování jednobuněčných a malé organismy ve vodných roztocích se jejich produkce prudce zvyšuje, když se vytvoří podmínky proudění. Ryby v akváriích nerostou, pokud jsou umístěny ve vodě, kde bylo dříve mnoho ryb tohoto druhu. Nejběžnější a efektivní způsob populační homeostáza u zvířat - jejich teritoriální chování. Tento způsob regulace hustoty populace vznikl u různých skupin: savců, ptáků, plazů, řady spodní ryba, u pavouků, mnoho hmyzu (zejména sociálního, společenskyživot - u mravenců, včel, termitů). Ochrana a ochrana individuálních a rodinných pozemků brání vzniku přelidnění, které hrozí podkopáním společných zdrojů.
Migrace a přesídlení zvířat je také běžným způsobem, jak zmírnit hrozbu přemnožení. Migrační pudy se zvyšují s rostoucí hustotou obyvatelstva. Nejnápadnějším příkladem jsou norští lumíci, kteří se v letech populační exploze začnou pohybovat v nepřetržitém proudu ze svých míst narození, překonávají různé překážky a jsou vystaveni hromadná smrt. Ještě působivější jsou přelety sarančat na stovky a tisíce kilometrů. Hmyz tvoří mraky o celkové hmotnosti tisíců tun, požírá veškerou vegetaci na své cestě, ničí úrodu, ale je také odsouzen k smrti, protože v místech, kde se usadí, zpravidla nenachází podmínky pro reprodukci. Vznik migračních rojů je reakcí sarančat na zvýšení hustoty vlastní populace. Zároveň se mění fyziologický a hormonální stav jedinců, vzorce chování, instinkty a dokonce i vzhled. Hmyz se přes sérii línání přesouvá z takzvané osamělé fáze do stádové fáze, shromažďuje se a odlétá pryč, čímž ztenčuje zbytek populace.
Rostoucí hustota populace mění chování, snižuje plodnost a zvyšuje úmrtnost mnoha skupin zvířat. U savců, když se populace přelidní, nastává stresová reakce – neurohormonální změny v těle, které blokují reprodukci. Tyto změny jsou reverzibilní, stav zvířat se vrátí do normálu, když se jejich počet ztenčí.
Tak byly vyvinuty intrapopulační metody regulace populace přirozený výběr, velmi rozmanité různé typy, ale vedou k podobným výsledkům – brání úplnému zničení zdrojů a
zachování druhu v této oblasti. Jsou reakcí na zvyšující se hustotu osídlení a objevují se před vyčerpáním kapacity prostředí.
Mechanismy biocenotické i populační regulace se mohou zapnout téměř rychle, bez setrvačnosti, po zvýšení hustoty populace, ale mohou také zaostávat a projevovat setrvačnost. Například rozmnožování predátorů po rozmnožování kořisti je vždy zpožděným procesem. Změna plodnosti také neovlivňuje velikost populace okamžitě, ale až v další generaci. Proto i přes četné regulační vazby se populace druhů často po určitou dobu vymykají vlivu regulačních mechanismů a dávají vzniknout ohniskům reprodukce. Tuto dynamiku ovlivňují i jednostranně působící, modifikující faktory. Velikost populace se proto vždy liší a více či méně výrazně se odchyluje od průměru.
Existují tři hlavní typy populační dynamiky: stabilní, kolísavá a výbušná. V prvním případě jsou druhy pod vlivem účinných regulátorů a kolísání počtu nepřesahuje několikanásobek. V druhém případě je rozsah výkyvů vyšší - řádově, ale převažují regulační mechanismy bez setrvačnosti, rychle snižující zvýšenou hustotu osídlení. Explozivní růst populace je typický pro druhy, u kterých regulační mechanismy působí opožděně. Rozsah kolísání počtu může dosáhnout dvou a někdy i tří řádů (lemmingové, sibiřské a cikánská můra, můra luční atd.).
Demografické problémy také akutně ovlivňují moderní lidstvo. Posledních 200 let se vyznačovalo takovým nárůstem světové populace, že se tomu začalo říkat populační exploze. Během této doby se lidská populace zvýšila 6krát a v současnosti se blíží 7 miliardám lidí. V éře shromažďování lidstvo s největší pravděpodobností netvořilo více než 50 milionů lidí a na začátku naší éry nepřesáhlo 300 milionů
civilizace. Hlavními limity hustoty osídlení starověkých lidí byl nedostatek potravy a krátká délka života, která nepokryla celé reprodukční období. K prvnímu výraznému zvýšení kapacity prostředí pro lidi došlo před 8-12 tisíci lety v souvislosti s přechodem od sběru a lovu k produktivní ekonomice – pěstování rostlin a chovu zvířat („neolitická revoluce“). Další významný nárůst počtu byl spojen s průmyslová revoluce 18. století, kdy byla práce lidí usnadněna a zintenzivněna používáním strojů a fosilních paliv. Na konci tohoto století bylo na Zemi již 800 milionů lidí. Po vědeckotechnická revoluce V 19. století lékařský pokrok a zlepšené životní podmínky snížily úmrtnost a průměrné trváníživot poprvé přesáhl celé reprodukční období. Porodnost byla i nadále vysoká a populační růst se zvýšil.
Hrozba přelidnění Země si začala uvědomovat na konci 18. století poprvé o ní hovořil anglický pastor Thomas Malthus, který předpovídal budoucí katastrofy. Veřejnost tím však byla skutečně znepokojena v 60. letech 20. století, kdy se ukázalo, že lidská populace roste alarmujícím tempem a svět se blíží vyčerpání zdrojů a celkovému znečištění. Vstal mezinárodní program„plánování rodiny“, které obhajuje snížení porodnosti, což bylo poměrně tvrdě uplatňováno v nejlidnatějších zemích – Číně a Indii. Počítačové předpovědi lidského rozvoje, publikované Denisem a Donella Meadows v roce 1972 ve Stockholmu mezinárodní konference podle stavu prostředí, předpověděl obecnou ekologickou katastrofu v řádu desítek let. Tato hrozba je i v naší době reálná. Došlo však k určitým změnám v tempu růstu populace. Lidská populace stále roste, ale poněkud zpomaluje. Tempo růstu dosáhlo maxima v 70. letech minulého století - 2,06 % ročně, v roce 2000 to bylo 1,35 %, v roce 2005 - 1,22 %. Křivka demografického růstu se postupně přibližuje logistické křivce, která je výsledkem pro všechny rostoucí populace. Podle propočtů se lidská populace může ve 22. století stabilizovat na úrovni 10-11 miliard lidí. Zároveň se změní poměr počtu národů na světě. Demografické procesy by se měly vyznačovat nízkou plodností a nízkou úmrtností s prodlužující se délkou života.
Příroda Země bude schopna nasytit takový počet lidí, ale za předpokladu racionálního hospodaření šetrného k životnímu prostředí, spravedlivější sociální distribuce potravin a dalších zdrojů a zvýšení vzdělání obyvatelstva. K realizaci těchto podmínek dojde ke složitému a intenzivnímu sociálnímu boji a in jednotlivé země a v celém světovém společenství.
Otázky k přednášce 6
1. Co jsou populace? Jaké jsou jejich hlavní charakteristiky?
2. Jaké jsou teoretické a skutečné vlastnosti populační růst?
3. Jaké typy věkové a pohlavní struktury populací jsou charakteristické pro různé druhy?
4. Jaké způsoby prevence přemnožení (mechanismy populační homeostázy) vznikly v evoluci různých druhů? Jaké další důvody omezují růst populace?
5. Co je to „populační exploze“ v historii lidstva? Proč se to děje a jaké jsou s tím spojené problémy?
Definice a PODSTATA populace
Historie vývoje ekologie jasně ukazuje, že počínaje počátkem 20. století se středem pozornosti v environmentální výzkum postupně přecházel z jednotlivé organismy do skupin společně žijících jedinců jednoho či druhého druhu. V ekologii se takový soubor jedinců stejného druhu žijících na určitém území nazývá populace. Pojem „populace“ se rozšířil v první třetině 20. století, i když kořeny tohoto pojmu lze hledat ve starověkých literárních pramenech. V dílech Aristotela lze nalézt náznaky souvislostí mezi organismy, soužitím zvířat a formami seskupení. Identifikoval skupiny kočovných a usedlých zvířat, které vedou samotářský a skupinový životní styl. Je příznačné, že starověcí vědci již tehdy jasně pochopili, že procesy rozmnožování a plodnosti zvířat mohou probíhat pouze ve specifických společnostech (v moderním pojetí populací) zvířat. „Otec botaniky“ Theophrastus popsal přirozená rostlinná společenstva jako soubor druhů vázaných na určitou krajinu. Aniž bychom se zabývali historií vývoje pojmu populace, poznamenáváme, že tento termín se v ekologii zakořenil poměrně pomalu, a to až do roku 1930 (vydání knihy K. Friederichse, přeložené do ruštiny v roce 1932 pod názvem „ Ekologické základy aplikovaná zoologie a entomologie") se ve vědecké literatuře téměř nikdy nepoužíval. Do této doby byla představa populace jako zvláštního fenoménu organický svět chyběl. Vyjasnění pojmu „populace“ je spojeno s rychlým rozvojem takových biologických věd, jako je genetika a ekologie, ve 20. století.
V moderní ekologii je populace definována jako soubor jedinců stejného druhu, dlouhodobě žijících na určitém území, volně se vzájemně křížících, produkujících plodné potomstvo a relativně izolovaných od ostatních populací téhož druhu.
V některých případech je možné získat potomstvo od různých druhů a pak se může zdát, že definice populace je poněkud nepřesná, tzn. máme sbírku jedinců dvou druhů. Vše však zapadne, vezmeme-li v úvahu fakt, že potomci z takového křížení jsou neplodní. Příkladem jsou kříženci klisny a osla – mezek a hřebec a oslík. Tato odolná zvířata nemohou rodit, a proto koně a osli patří k různým populacím.
Obtíže při určování populace jsou někdy spojeny se skutečností, že v některých případech na jednom území mohou existovat skupiny druhů navzájem nezávislé (částečně nebo zcela), které tvoří ekologické formy. Takovými formami mohou být například sezónní fáze vývoje druhu.
Mnoho biologů se věnovalo studiu určitých populací zvířat, rostlin a mikroorganismů. Každý z nich dobře věděl, co rozumí slovem „populace“, ale samotná definice pojmu populace byla mezi mnoha badateli odlišná. S tím souvisí především a hlavně formulace úkolů, které si každý badatel stanoví. Můžete studovat populaci mandelinky bramborové obývající jediný bramborový list. Pokud budeme studovat totalitu všech Mandelinky bramborové na bramborovém keři jako celku bude koncept populace odlišný, stejně jako se bude lišit při analýze tohoto hmyzu na celém bramborovém poli.
Skupina organismů, jejichž rozšíření nebo dynamika je studována, je nejčastěji souborem jedinců stejného druhu, tzn. populace.
Mikrobiolog studující bakterie může znamenat něco jiného, když používá termín „populace“, než botanik studující pastviny nebo lesní vegetaci nebo zoolog studující přirozená seskupení lvů, migraci ptáků nebo kolonie připojených živočichů oceánu. Ekologové často vůbec nepřemýšlejí o definování populace, ale používají tento termín k označení jakékoli sbírky jedinců stejného druhu obývajících více či méně homogenní území nebo uchovávány v laboratorních podmínkách. Například pro genetiky bude komunita much Drosophila žijících ve zkumavce pro mikrobiology stejnou populací jako kmeny různých bakterií v Petriho miskách.
V nejvíce celkový pohled populaci lze definovat jako jakoukoli sbírku jedinců stejného druhu schopných samoreprodukce, více či méně izolovaných v prostoru a čase od jiných podobných populací stejného druhu.
Na základě této definice lze populaci nazvat všemi kosy žijícími v některých lesní oblast, všechny dafnie obývající samostatný rybník nebo louži, všichni mouční brouci žijící v jedné nádobě.
Výše zmíněnou jistotu jsme však ztratili z dohledu obecné vlastnosti, spojující všechny tyto organismy do speciální systém. Jaké jsou tyto „obecné vlastnosti“? Za prvé je to vlastnost obecné příbuznosti (konkrétněji genetická příbuznost organismů, které tvoří populaci). Pak je to stanoviště druhů v podobných podmínkách.
Genetikům už taková definice populace jako jakékoli skupiny organismů stejného druhu na určitém území nestačí. V tomto případě je populace skutečně jak kolonií myší v kleci, tak druhovou populací celých krajinné oblasti, například veverky v Eurasii. Proto spolu s rozvojem pojmu „populace“ začali ekologové stále více zohledňovat určitou vnitřní strukturu populace, její heterogenitu a odlišnost jedinců v populaci. Populace se jevila jako komplexní evoluční útvar s vlastní vnitřní strukturou a určitými zákony organizace a fungování.
Ekolog studující jednotlivé populace se nespokojí se zjednodušenou definicí populace, která by uspokojila ekologa specializujícího se na studium ekosystémů. Za prvé, není neobvyklé, že se jedinci určitého druhu během svého života přesunou z jednoho ekosystému do druhého. Například larvy vážek se vyvíjejí ve vodě. Za druhé jsou možné situace, kdy velké území obsazený jedním ekosystémem, existuje několik geneticky izolovaných populací, z nichž každá může mít svou vlastní environmentální vlastnosti. Proto je při studiu jednotlivých populací nutné všechny bedlivě sledovat životní etapy studovaného druhu, bez ohledu na to, v jakých ekosystémech jsou součástí.
Obtíže při definování pojmu „populace“ někdy spočívají ve skutečnosti, že v některých případech na stejném území mohou existovat skupiny druhů na sobě nezávislé (částečně nebo zcela), které tvoří ekologické formy. Takovými formami mohou být například sezónní fáze vývoje druhu. Pokud je stupeň izolace takových skupin vysoký a jsou na sobě zcela nezávislé, lze takové sezónní fáze celkem rozumně nazvat samostatnými populacemi.
V některých případech ekolog zachází se studovaným souborem jedinců jako s populací, přičemž genetická analýza v něm identifikuje skupiny jedinců, kteří spolu nejsou příbuzní a nevyměňují si mezi sebou geny. Tedy mezi dafniemi stejného druhu obývající malý rybník Genetici objevili několik různých partenogeneticky se reprodukujících rodin. V závislosti na cíli ekologa může tyto genetické rozdíly zanedbat.
Mezi mnoha živými organismy jsou takové, jejichž druhy se dlouhodobě zdržují na jednom území a udržují si víceméně konstantní počet. Existují však i takové, které se vyznačují silnými výkyvy v počtu, často doprovázenými výraznými změnami v oblasti okupovaného území. Klasickým příkladem jsou některé kobylky, které tvoří migrační „společenskou“ fázi a dávají skutečné návaly čísel. Například během formování „společenské“ fáze akát rudá žijící v Africe tisíckrát zvětší svou oblast rozšíření ve srovnání s oblastí, kde žije trvale.
V roce 1962 na jihu Maroka sarančata zničila 7 tisíc tun pomerančů za pět dní (60 tun za hodinu). To je více než roční spotřeba citrusových plodů v zemi, jako je Francie. V Jižní Austrálie Ohniska sarančat se objevují každých 30-40 let. První takový útok tohoto hmyzu byl pozorován v roce 1845.
Roje kobylek pokrývající vzdušný prostor o rozloze 5-12 kilometrů čtverečních nejsou vůbec vzácné. V takovém hejnu je od 700 milionů do 2 miliard hmyzu a jejich celková hmotnost je asi 3 tisíce tun (2,5 tuny na hektar). Ale viděli jsme hejna, která úplně zatemnila oblohu na 250 kilometrech čtverečních! Hrubé výpočty jsou přesvědčivé: přibližně 35 miliard hmyzu, který tvoří toto hejno, váží 50 tisíc tun.
Jedna loď v Rudém moři plula 35 hodin na vlnách hustě posetých mrtvými kobylkami. V severní Argentině se podél fronty táhlo nespočetné množství kobylek v délce 20 a na délku 210 kilometrů. Pět dní letěla nad údolím severně od Catamarca, a když ji chytili na cestě chladná noc sarančata sestoupila v pevné mase na všechny stromy a keře, v hromadách až metr vysokých, pokrývajících zem na ploše 3800–4800 kilometrů čtverečních.
Předpokládá se, že veškerý hmyz v takových monstrózních rojích váží zjevně jen o čtvrtinu méně než všichni lidé na planetě! Je těžké uvěřit...
V roce 125 př. n. l. zničily kobylky veškerou úrodu pšenice a ječmene v římských provinciích Kyrenaica a Numidia (v severní Africe) a populace těchto zemí činila 800 tisíc lidí! - zemřel hlady.
V našem příkladu by takový roj kobylek, letící po větru tisíce kilometrů od svého trvalého stanoviště, s největší pravděpodobností považoval ekolog za populaci, ale genetici a evolucionisté si dávají pozor, aby na takové skupiny neaplikovali termín „populace“.