POPULAIA, ORGANIZARE, STRUCTUR, DINAMIC5.1 Populaia biologicPopulaia (din latinescul populus=popor) reprezint un sistem biologic supraindividual, unitatea vital elemenetar a proceselor ecologice. Populaia biologic este forma concret, elementar de organizare i de existen a speciei. Este reprezentat printr-un grup de indivizi ce aparin aceleiai specii, ntre care se stabilesc relaii de natur trofic, de aprare, de reproducere i care ocup un teritoriu comun, numit habitat.

Cnd specia are puini indivizi (o singur populaie), populaia se confund cu specia, iar arealul se suprapune cu habitatul. Populaia nu poate exista dect ncadrat n biocenoz i deci n ecosistemul respectiv.

Populaia poate fi definit ca o form de existen supraindividual deoarece este o grupare, un ansamblu de indivizi, de organisme i o form de organizare specific pentru c specia n definiia lui Mayer (1961) reprezint:grupuri de populaii naturale interfecunde (se pot ncrucia) i izolate reproductiv de alte asemenea grupri.

Specia este o form de organizare a materiei vii, exist prin populaii, iar populaiile prin indivizi. Specia este format din populaii, ce prezint caractere omogene (morfologice, fiziologice, genetice, ecologice), datorit ereditii i caractere heterogene, difereniatoare, datorit variaiei factorilor ecologici din habitatele n care triesc. Populaiile, ca urmare a strnsei legturi cu mediul se difereniaz n:populaii ecologice (rase ecologice) populaii geografice (rase geografice).

Rasa este o populaie care se deosebete de alt populaie a speciei respective prin mai multe caractere: colorit, prolificitate, perioada de nmulire diferit, hran diferit etc. Dou sau mai multe populaii se numesc populaii ecologice, cnd perioada de reproducere i hrana sunt diferite. Populaiile care se deosebesc ntre ele prin preferinele fa de variaiile factorilor climatici se numesc rase geografice su populaii geografice.

Subspeciile sunt populaii geografice difereniate morfologic pn la un anumit grad i care ocup o anumit zon n cadrul arealului speciei.

Cnd deosebirile ntre populaii sunt datorate condiiilor de habitat i distana ntre habitate nu este mare, spunem c sunt rase ecologice.

Cnd distana geografic este mare, iar deosebirile ntre populaii sunt datorate condiiilor deosebite, spunem c sunt rase geografice sau subspecii dac prezint i deosebiri morfologice.

Aceste populaii sunt rase geografice sau subspecii, deoarece se pot reproduce, adic nu sunt izolate reproductiv i nu prezint mecanisme morfologice, fiziologice, etologice, care s nu permit mperecherea indivizilor.

n concluzie, populaiile pot evolua spre rase ecologice sau spre rase geografice n funcie de condiiile de mediu i de distan.Populaia pentru a putea fi caracterizat i analizat trebuie studiat pe trei planuri: static, structural i dinamic.Statica populaiei se refer la: efectivul sau abundena populaiei, densitate, rata natalitii, rata mortalitii i coeficientul de cretere numeric.Structura populaiei opereaz cu: structura de vrst, structura de sex i structura spaial. Dinamica populaiei studiaz modificrile numerice ale populaiei n timp.

5.2 Efectivul populaieiEfectivul populaiei este dat de numrul total de indivizi dintr-o populaie vegetal sau animal. Pentru c practic nu exist posibilitatea s cunoatem toi indivizii unei populaii, noiunea de efectiv se exprim printr-o alt noiune, numit abunden. Efectivul este o caracteristic a fiecrei specii fiind rezultatul relaiilor abiotice i biotice n care s-a dezvoltat i exist specia. n zonele temperate, unde exist puine specii, efectivul este mare i foarte variat, n comparaie cu zonele calde i stabile, unde sunt multe specii, reprezentate prin efective mai mici.

De exemplu, specii cu efective mari: cormoranul (Phalacrocorax bougainvilii), ntlnit pe rmul de vest la Africii de sud. Dintre speciile cu efective mici precizm: castorul din Europa (Castor fiber) estimat la cteva mii de exemplare. Efectivele mai mari sau mai mici ale speciilor se explic prin relaiile abiotice i biotice n cadrul ecosistemului. Speciile i reduc efectivul dac condiiile de pe areal se restrng, datorit excluderii prin competiie sau presiunii ridicate din cauza prdtorismului, parazitismului sau accesibilitii reduse la hran. De exemplu, mamiferele prdtoare, psrile prdtoare sunt mai puin abundente dect efectivele speciilor cu care se hrnesc, conform circulaiei energiei prin verigile lanului trofic.

Speciile ocup areale, iar datorit variaiilor factorilor de mediu pe areal apar fluctuaii ale efectivelor de la o zon la alta. n acest sens deosebim trei zone al variaiei efectivului (abundenei): zona de laten, zona de gradaie i zona de permanen. (fig.23)

Figura 23 Schema zonelor de abunden din arealul unei specii

Zona de laten se caracterizeaz prin aceea c, specia este reprezentat prin puini indivizi, deoarece conform legii toleranei, factorii ecologici sunt nefavorabili, limitativi. n zona de gradaie, specia prezint nmuliri la un interval de timp, aa cum ntlnim de exemplu la Asporia crategi (albilia prunului).

Populaia prezint importan pentru specie, deoarece asigur meninerea integritii i perpeturii speciei printr-o abunden optim i importan pentru biocenoz prin participarea la structura i funcionarea biocenozei, a lanurilor trofice, a productivitii i transferului de energie.

Densitatea populaiei

O populaie se caracterizeaz printr-o: - densitate numeric (numrul de indivizi pe unitatea de suprafa sau volum: ap, sol - densitate gravimetric (biomasa) exprimat prin greutatea vie a indivizilor pe unitatea de suprafa sau volum.

n natur, fiecare specie tinde s ajung la o densitate optim, adic la acel numr de indivizi pe unitatea spaial care asigur cea mai mare eficien a populaiei n utilizarea resurselor mediului, n lupta pentru supraveuire.

Densitatea populaiilor prezint oscilaii mari mergnd de la subaglomerare la supraaglomerare.

Aceste oscilaii sunt mai frecvente n ecosistemele tinere sau n formare, pe cnd n cele stabilizate funcioneaz mecanisme homeostatice de meninere a echilibrului numeric.

Reglarea densitii populaiilor n ecosistemele naturale se realizeaz prin mecanisme complexe i const n controlul spontan al numrului de indivizi dintr-o populaie, ceea ce duce la meninerea integralitii i echibrului dinamic al acesteia.

Reglarea densitii populaiei este o trstur adaptativ, care urmrete realizarea unei densiti optime a populaiei, mpiedicnd trecerea limitelor inferioar i superioar de supraveuire.

Factorii reglrii populaiei sunt : externi i interni.Factorii externi de reglare a populaiei se manifest prin aciunea limitant a mediului. Din aceast categorie fac parte:factorii abiotici (lumina, tempeartura, umiditatea etc.), hrana;

factorii biotici (paraziii, prdtorii, concurena pentru spaiu i hran etc.), factorul hran fiind cel mai important n scderea su creterea numrului de indivizi dintr-o populaie.

Factorii interni (intriseci) ai populaiei sunt:migrarea indivizilor din cadrul populaiei n alte regiuni cu hran mai abundent elaborarea unor metabolii cu efecte toxice fenomenul de teritorialitate canibalismul (ex: consumarea propriului puiet sau a icrelor la unele specii de peti) succesiunea n timp a generaiilor (eclozarea la diferite intervale de timp a puilor la psrile rpitoare).

La numeroase mamifere, n special la roztoare, suprapopularea devine un factor stressant cu efecte negative asupra prolificitii i longevitii, sporind n acelai timp mortalitatea.

Natalitatea populaieiNatalitatea reprezint numrul total de urmai produi n populaie ntr-o unitate de timp i se raporteaz la totalul reproductorilor (masculi i femele) din populaie.

Selecia natural n cursul evoluiei a favorizat genotipurile a cror natalitate este asigurat de un numr maxim de supraveuitori i elimin genotipurile care nu permit o supraveuire corespunztoare.

Rata natalitii exprim raportul dintre nataliate (numrul de indivizi aprui n unitatea de timp) i efectivul populaiei.

Potenialul biotic al speciilor este supus presiunii mediului (rezistenei mediului), care mpiedic realizarea natalitii fiziologice. n natur se realizeaz natalitatea ecologic, adic se nasc doar atia indivizi ct poate suporta mediul n anumite condiii.

Mortalitatea populaieiMortalitatea populaiei exprim dispariia indivizilor din populaie prin moarte din diferite cauze. Se exprim ca i natalitatea prin raportul dintre numrul de indivizi mori ntr-un anumit interval de timp (mortlitatea) i efectivul populaiei (rata mortalitii). Moratalitatea fiziologic este determinat de dispariia indivizilor dup realizarea longevitii din programul genetic, cnd indivizii mor din cauza uzurii funcionale a organismului. Mortalitatea ecologic se refer la dispariia indivizilor ca urmare a aciunii unor factori ecologici cum ar fi: lipsa hranei, boli, prdtori, parazii, temperatura sczut, inundaii, cutremure, foc, poluani etc.

ntr-o populaie ideal, izolat de alte populaii, prin diferena dintre nataliate i mortalitate ntr-o unitate de timp se apreciaz creterea numeric a populaiilor naturale, care influeneaz productivitatea biologic,(fig. 24).

Frecvent, variaiile densitii populaiilor apar sub form de oscilaii, numrul de indivizi prezentnd valori care se abat uor de la densitatea medie. Aceste variaii pot prezenta fluctuaii mari, care pot depi limita superioar i inferioar de supraveuire.

Figura 24 a. Rata mortalitii; b. Curba de supraveuire

n funcie de timp, fluctuaiile populaiilor pot fi:- ciclice (sezonale i anuale) - neregulate, care apar la intervale neprevzute, avnd cauze multiple i care nu pot fi cunoscute ntotdeauna (factoti poluani, imigrri). Aceast categorie cuprinde variaiile brute i invaziile.

Invaziile cel mai adesea sunt temporare, indivizii i extind temporar sau permanent arealul de existen. Invaziile sunt determinate de condiii climatice excepionale sau de dispariia hranei preferate.

STRUCTURA POPULAIEI

n baza interaciunilor cu mediul, populaia prezint: structur genetic structur ecologic.

Structura ecologic este dat de:structura de vrst structura de sex disperie.

Structura de vrstCriteriul de mprire a populaiei pe vrste este reproducerea. Astfel, n funcie de reproducere la animale ntlnim trei clase de vrst: - prereproductiv (juvenil), care dureaz la natere pn la prima reproducere; - reproductiv (adult), care dureaz de la prima la ultima reprodecere postreproductiv (btrn), ce dureaz de la ultima reproducere pn la moarte. Datorit a numeroi factori adaptativi, durata celor trei vrste variaz la diferite grupe de organisme.

Plantele prezint 6 clase de vrste: semine; plantul; plante juvenile; plante virginale (care i-au ncheiat creterea, dar la care n-au aprut organele de reproducere mature); plante tinere care prezint organe de reproducere; plante mature, dar sterile.

Determinarea vrstei la animale se face n funcie de grup. Astfel, n cazul lamelibranchiatelor,vrsta se stabilete dup inelele de cretere a cochiliilor. La insecte, vrstele se stabilesc uor, de exemplu: larvele reprezint vrsta prereproductiv, iar adulii vrsta reproductiv. Structura de vrst este supus reglrii,fiind programat genetic.

Speciile genului Chiromonas (Diptera,Chironomidae), prezint 3 stadii larvare cu moduri de via diferite: -n primul stadiu, larvele sunt planctonice, hrnindu-se cu microorganisme planctonice, fiind consumate de peti;- n stadiul doi, larvele trec la viaa bentonic i se afund tot mai adnc pe msur ce cresc. Stadiile de vrst cu mod diferit de via i cu comportament diferit sunt utile populaiei, deoarece trind n habitate diferite scade competiia pentru habiate i hran i se evit distrugerea de ctre prdtori. La peti, vrsta se determin dup inelele de cretere ale solzilor.

La populaia uman, reprezentarea grafic a structurii de vrst are aspectul unei piramide, deoarece mortalitatea este dependent de vrst i sunt mult mai puini btrni de 80-90 de ani, comparativ cu tineri de 20-30 ani.

Teoretic se cunosc trei tipuri de piramid: piramida cu baza larg

piramida cu baza normal

piramida cu baza ngust. (fig 25).

Figura 25 Piramida cu baza larg. Structura populaiei umane din India. Sursa: Curtis, Barnes, 1985.

Piramida cu baza larg indic faptul c n populaie predomin juvenilii, iar populaia este n cretere.

Piramida cu baza normal arat c vrstele sunt reprezentate echilibrat, iar populaia este n echilibru staionar.

Piramida cu baza ngust nseamn c n populaia predomin grupele mature, iar populaia este n declin.

Structura de sex

Structura de sex este dat de raportul dintre femelele reproductive i efectivul populaiei sau o cifr etalon (100, 1000, 10000). Proporia dintre sexe se numete i indice sexual. Teoretic, indicele sexual poate prezenta trei situaii: - cnd proporia ambelor sexe este aproape egal;

- cnd n populaie predomin masculii;

- cnd n populaie predomin femelele.

Indicele sexual pentru majoritatea speciilor la natere este apropiat de raportul 1:1. Acest raport sufer modificri n cursul dezvoltrii ontogenetice n favoarea masculilor sau a femelelor.

De exemplu, la psri, femelele care cuibresc pe sol au o mortalitate mai mare comparativ cu cele care cuibaresc in copaci, ca urmare a aciunii prdtorilor.

De asemenea la multe specii de roztoare se constat o puternic dominare a masculilor, la cateva sptmni dup natere.

Dispersia populaiei

Dispersia reprezint poziia sau repartiia indivizilor unei populaii n spaiu.

Dispersia reflect modul de oragnizare a indivizilor populaiei i are n vedere numai felul n care sunt repartizai, aezai ndivizii ntr-o populaie.

Populaia se caracterizeaza prin trei insusiri de baza: abundena, densitatea i dispersia.

Abundena reprezint numrul total de indivizi de pe un spaiu, densitatea reprezint numrul de indivizi pe unitatea de suprafa, iar dispersia modul n care sunt aezai indivizii pe unitatea de suprafa.

n ecologie s-au descoperit pn n prezent 3 feluri de dispersii:- dispersie ntmpltoare - dispersie uniform - dispersie grupat, fr a exclude i ate tipuri. (fig.26).

Figura 26 Tipuri de dispersie. A.-uniform, B- ntmpltoare, C. -grupat

n dispersia ntmpltoare repartiia, poziia indivizilor n spaiu este ntmpltoare, independent de poziia celorlali indivizi, dar aceast condiie este rar n natur, deoarece ntre indivizii populaiilor se stabilesc relaii.

Acest tip de dispersie se gsete la specii ca: Gammarus sp. (Crustacee, Amphipoda), la chironomide, diptere, care se gsesc n bentofauna unor bli din Delta Dunrii.

n dispersia uniform, ntre indivizi distanele sunt relativ egale, ceea ce nseamn c mediul este relativ uniform pentru a satisface cerinele indivizilor.

Dispersia uniform este determinat genetic i se exprim la indivizii care au un comportament de teritorialitate, pus n eviden n special la psri i mamifere.

n dispersia grupat, indivizii formeaz grupuri, aglomerri, de exemplu aa cum ntlnim la furnici.Dispersia grupat apare mai frecvent la organismele cu instinct gregar, cum sunt insectele sociale sau cu un comportament colectiv de aprare sau cutarea hranei, de exemplu la crustaceii planctonici, peti, mamifere. Dispersia grupat este larg rspndit n natur, att la plante ct i la mamifere.

Cauzele dispersiei

Cauzele dispersiei sunt reprezentate de:

-particularitile mediului fizic (macrodiversitatea)- starea populaiei - comportamentul indivizilor determinat genetic.

Particularitile mediului fizic

n interiorul arealelor i la limita dintre ecosisteme, mediul fizic prezint diferene. Cele favorabile creeaz condiii pentru o densitate mai mare, ceea ce influeneaz reciproc dispersia.

Aceeai specie poate exista prin densiti variabile, adic o densitate mai mic la limita arealului i o densitate mai mare n zona optim a arealului, conform variaiei factorilor, tradus n curba de toleran a populaiei.

Macrodiversitatea biotopului se exprim prin microdiversitatea biotopului:

- condiiile ecoclimatice- caracteristicile substratului - posibiliti oferite de mediu.

Condiiile ecoclimatice acioneaz n interaciune cu factorii reliefului, ai substratului, i din aceast cauz iau valori locale.

Microclimatele fiind dispersate neuniform n biotop, indivizii aceleeai populaii caracterizai prin aceleai cerine fa de habitat se vor dispersa n locurile unde sunt condiii similare conform cu cerinele lor individuale.

Caracteristicile substaratului se pot individualiza prin: - topografie - natura substratului - nveli vegetal

Aceste elemente influeneaz dispersia pentru c populaiile vor cuta caractersticile substratului conform cerinelor ecologice.

Posibilitile oferite de mediu se refer la nutrieni pentru plante i la hran, adpost, locuri de reproducere pentru animale.

Hrana, care este dispersat n diferite puncte ale biotopului influeneaz predominat dispersia. Adposturile animalelor dac nu ndeplinesc condiiile necesare sunt evitate i influeneaz dispersia.

Starea populaiei influeneaz dispersia prin densitatea momentan i prin capacitatea de orientare.

Densitatea crescut genereaz concuren intraspecific, iar pentru atenuarea concurenei se modific tipul de dispersie.

Comportamentul reprezentat prin totalitatea capacitilor fiziologice are un rol important n dispersie, pentru c animalele i aleg condiiile conform cu cerinele lor interne pentru a menine echilibrul ntre condiiile externe i preferinele lor.

Dispersia poate fi definit n concluzie, ca rezultatul aciunii factorilor interni i externi.