Рост населения

Задумывались ли вы когда-нибудь о воздействии на окружающую среду рыбы, выращенной на ферме или выловленной в дикой природе? Мы можем изучить экологические последствия этих практик, глядя на рост населения. Группа особей одного вида, проживающих на территории в одно и то же время, называется популяцией.

В природе популяции рыб растут с высокой скоростью, когда ресурсов много. Однако рост популяции замедляется, когда ее размер приближается к несущей способности, k, которая является максимальным размером популяции, допускаемым ресурсами в среде обитания. Этот тип роста населения известен как логистический рост. Если мы знаем размер популяции текущего поколения, или Nt, максимальный темп роста, r-max, который является коэффициентом воспроизводства одной особи при отсутствии конкуренции, и несущую способность, мы можем использовать формулу логистического роста для оценки размера популяции следующего поколения.

На рыбных фермах такие ресурсы, как дополнительная пища и кислород, искусственно добавляются к относительно небольшой жилой площади, что позволяет увеличить плотность населения выше естественной несущей способности. Однако перенаселенность высвобождает избыток биоматериалов, и это может привести к цветению водорослей. Если эти ресурсы остаются высокими, цианобактерии или сине-зеленые водоросли могут продолжать делиться с той же скоростью роста. И этот рост не ограничивается несущей способностью. За счет постоянного увеличения ресурсов. Следовательно, он увеличивается экспоненциально, и по этой формуле можно рассчитать размер следующего поколения в экспоненциальном росте. Подобное цветение водорослей истощает растворенный кислород в воде и наносит ущерб выращиваемой рыбе и экосистеме вокруг объекта, что требует осторожных методов ведения сельского хозяйства.

Вылов диких популяций также может повлиять на экосистемы. Если рыбаки удаляют особей быстрее, чем популяция может пополнить их новой рыбой, то популяции становятся меньше и могут с трудом восстановиться, если давление хищничества будет продолжаться с той же скоростью. Это, в свою очередь, может нарушить баланс между хищниками и жертвами. Ученые могут оценить размеры будущих популяций жертв и хищников, или Vt +1 и Ct +1, соответственно, если они знают текущие размеры обеих популяций, Vt и Ct, скорости роста хищников и жертв, f и r, а также скорость нападения хищников и голодания, a и q. Как правило, большая популяция хищника уменьшает размер популяции добычи. Но в этом случае, меньший доступный пул добычи, в свою очередь, уменьшит популяцию хищников. Меньшее количество хищников позволяет добыче снова процветать, и две популяции будут естественным образом колебаться взад и вперед с течением времени. Правило колебаний является хорошим способом визуализации многих естественных взаимодействий хищника и жертвы, но, в некоторых случаях, это правило не применяется.

Инвазивные виды, такие как крылатки в Атлантике и Карибском бассейне, вдали от своих родных вод Индо-Тихоокеанского океана, не имеют естественных хищников и могут размножаться круглый год. Но, будучи универсальным хищником, они потребляют множество местных видов с неустойчивой скоростью, навсегда изменяя экосистемы Атлантики и Карибского бассейна. Применяя модель экспоненциального роста, которую мы видели в примере с водорослями, ученые определили, что примерно четверть всей популяции крылаток должна быть удалена каждый месяц, чтобы поддерживать их устойчивый рост. Таким образом, употребление в пищу выловленной в дикой природе атлантической крылатки и других съедобных инвазивных видов на самом деле поддерживает здоровье экосистем.