SUBJECT: (01424381) Ecology Chapter Outline › courses › 381 › Population.pdf · 9/6/2016 1 SUBJECT: (01424381) Ecology Topic: Population 3 hrs. Lectured by Dr. Bongkot Wichachucherd

9/6/2016

1

SUBJECT: (01424381) Ecology

Topic: Population 3 hrs.Lectured by Dr. Bongkot Wichachucherd

Room SC2-303, [email protected]

Chapter Outline Scope of Ecology Population Density and Distribution Population Growth Models Survivorship Curves Age Distributions Regulation of Population Size Life History Patterns

Scope of Ecology

Ecology – what is it? Definitions:

Habitat - Place where an organism lives. Population - All the organisms within an area

belonging to the same species. Community - All various populations

interacting at same locale. Ecosystem – A collection of communities

Ecological Levels

มาจากภาษากรกวา Populus ซงคอ มนษย นนมความหมายใชกนอยหลายทาง คอ

1. ทางสงคมศาสตร หมายถง จานวนประชากรมนษยทอาศยอยในสวนใดสวนหนงหรอประเทศใดประเทศหนง

2. ทางสถต หมายถง กลมตวอยางทถกเลอกขนมาเปนตวแทนเพอการศกษา

3. ทางนเวศวทยา หมายถง กลมของสงมชวตชนดใดชนดหนงซงแยกจากกลมสงมชวตชนดเดยวกนโดยเวลาหรอสถานท

Meaning of Population (ลกษณะสมบตของประชากร)จะมลกษณะของสงมชวต คอ การเจรญเตบโต การ

ตอบสนอง และการดารงอยอยางตอเนอง (มการสบพนธ) นอกจากนยงรวมถงลกษณะอนๆ อก ไดแก

1. โครงสรางประชากร (Population structure)2. การกระจายตวของประชากร (Dispersion)3. การยายถนฐาน (Dispersal)

Characteristics of Populations

9/6/2016

2

Density and Distribution of Populations

Population Density - Number of individuals per unit area or volume.

Population Distribution - Pattern of dispersal of individuals within the area of interest.

Uniform Distribution

Random Distribution Clumped Distribution

PATTERN OF DISPERSIONRANDOMUNIFORM CLUMPED

การแพรกระจายในรปแบบใด ทจะพบมากในธรรมชาตมากทสด?? แตละแบบมความแตกตางกนอยางไร เนองจากอะไร

การแพรกระจายแบบรวมกลม (Clumped distribution)

การแพรกระจายแบบนเปนรปแบบการแพรกระจายของประชากรทพบในธรรมชาตมากทสด สวนใหญมกพบรวมกนดวยเหตผลหลายประการ เชน สภาพแวดลอมมความแตกตางกนของดน อณหภม ความชน ทาใหเกดแหลงทอยอาศยรปแบบตาง ๆ เปนสาเหตใหสงมชวตมาอยรวมกนเปนกลม เชน ไสเดอนดนจะพบในดนทรวนซย และมความชนสง มอนทรยวตถมาก หรอการสบพนธททาใหสมาชกในประชากรมาอยรวมกน โดยเฉพาะตวออนทยงอาศยการเลยงดจากพอแม เชน สตวทอยเปนครอบครว เชน ชะน หรอรปแบบของพฤตกรรมทอยเปนกลม เชน ฝงนก ฝงววควาย ฝงปลา โขลงชาง

9/6/2016

3

การแพรกระจายแบบสมาเสมอ (Uniform distribution)

พบในบรเวณทมการแกงแยงสงมากๆ เชน นกทะเลทตองทารงตามหนาผาแคบๆ เพรยงบนกอนหน หรอพชในทะเลทราย ซงจะสรางสารเคมออกมายบย งพชตนอนตามระบบราก จงตองกระจายกนอยหางๆ เพอใหมโอกาสอยรอดเทาเทยมกน

การแพรกระจายแบบอสระ (Random distribution)

ไมคอยพบนกในธรรมชาต ยกเวนพชทมกระบวนการกระจายเมลดออกไปอยางอสระ เชน ไปกบลม

การกระจายตวของประชากรถกกาหนดโดยปจจยตอไปน 1. ปจจยทางกายภาพ เชน แสง นา อณหภม สารอาหาร2. ปจจยทางชวภาพ ไดแก ปฏสมพนธระหวางชนดสงมชวต

เชน การแกงแยง การลา หรอ สภาวะปรสต3. สถานะทางภมศาสตร ทสาคญไดแกสงทขวางกน การ

แพรกระจายของประชากรนน (Barrier) เชน ภเขา ทะเล ทะเลทราย เกาะ เปนตน

Density and Distribution of Populations

การประเมนการกระจายตวของประชากร

ทาไดจากการเกบขอมล แลวนามาคานวณ Index of dispersal จากสตรน Index of dispersal = Variance

Mean* ถาคา Index of dispersal ใกลเคยง 1 จะเปน การกระจายแบบสม* ถาคา Index of dispersal นอยวา 0.5 จะเปน การกระจายแบบสมาเสมอ* ถาคา Index of dispersal มากกวา 1.3 จะเปน การกระจายแบบเกาะกลม โดยท Variance = SD2

และ SD = ( X – X )2

n - 1

ตวอยางการประเมนการกระจายของประชากร

Ex. จากการสารวจประชากรนกทหนาผาแหงหนง โดยใชตารางสม 5 ครง ไดผลดงน 3, 2, 1, 2, 1 ตว การกระจายตวของประชากรนกเปนแบบใด

นาขอมลมาคานวณคาเฉลยได 1.8 และ SD ได 0.84Index of dispersal = Variance = (0.84)2 = 0.39

Mean 1.8

คา Index of dispersal นอยวา 0.5 จะเปน การกระจายแบบสมาเสมอ

Regulation of Population Size Density - Dependent Factors Density - Independent Factors

Population Size

1. Competition Intraspecific Interspecific

2. Predation

3. Parasitism

4. Disease

Regulation of Population Size Density - Dependent Factors

Population Size

9/6/2016

4

1. Abiotic factors

2. Unpredictable, catastrophic events

Regulation of Population Size Density - Independent Factors

Population Size

ประชากรสงมชวตในธรรมชาตมขนาดคงทในชวงระยะเวลาใดเวลาหนง ซงเปนชวงสน ๆ เพราะโดยปกตแลวขนาดของประชากรสงมชวตมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลา ทงนการเปลยนแปลงขนาดของประชากรเกดขน ดงน

การเกด (+)

การอพยพเขา (+)

การตาย (-)

การอพยพออก (-)

Population SizePopulation structure

ปจจยภายใน (Intrinsic factors)- สภาพทางสรรวทยา- พฤตกรรม (โดยเฉพาะพฤตกรรมทางสงคม)- กรรมพนธ

ปจจยภายนอก (Extrinsic factors)- ปจจยทางกายภาพและเคม- การลา- ตวเบยน- เชอโรค- อาหาร (ปรมาณและคณภาพ)- ทอยอาศย ฯลฯ

ปจจยทมผลตอจานวนประชากรPopulation Size

ความหนาแนนประชากร (Population density) จานวนประชากร (ขนาดประชากร) ตอหนงหนวยพนท

ความหนาแนนประชากร = จานวนประชากร พนทหรอปรมาตร

Population SizePopulation density

Ex. จากการนบตวกะปใน Quadrat ขนาด 1 x 1 ตร.ม. 5 ครง ไดผลดงน 2, 2, 7, 3, 5 จงหาความหนาแนนของประชากรตวกะป ในพนทน (ตว/ตร.ม.)

Ex. จากการนบ Rotifer ในนาจากบอนาขาง ศวท. โดยหยดตวอยางนา 3 หยดลงบนสไลด แลวนบจานวน 5 ครง ไดจานวน Rotifer ในแตละครงดงน 12, 20, 17, 32, 19 จงหาความหนาแนนของประชากร Rotifer ในตวอยางนาน (ปรมาตรนา 20 หยด เทากบ 1 มล.)

อตราการเกด(ตาย) = จานวนประชากรทเกด(ตาย) x 100% จานวนประชากรทมอยเดม

อตราการอพยพเขา(ออก) = จานวนประชากรทอพยพเขา (ออก)x 100% จานวนประชากรทมอยเดม

อตราการเพม(ลด) = จานวนประชากรทเพม(ลด) x 100% จานวนประชากรทมอยเดม

Population Sizeการเปลยนแปลงประชากร

Ex. จากการสารวจประชากรเพลยในนาขาว 2 เดอน ชวงกอน และระหวางการปลกขาว พบวาชวงกอนปลกขาว พบเพลย 570 ตว/ตร.ม. เมอผานไป 2 เดอนสารวจอกครง พบเพลย 994 ตว/ตร.ม. มอตราการเพมประชากรเพลยเปนอยางไร

9/6/2016

5

1. การสบพนธเพยงครงเดยวในชวงชวต (Single reproduction)

Type of reproduction in population

2. การสบพนธไดหลายครงในชวงชวต (Multiple reproduction)

ประชากรของสงมชวตในโลกนมการสบพนธเพอเพมประชากรอย 2 แบบ คอ

Annual vs Perenial reproduction

r - Strategists (Opportunistic) Remember r=reproduction

Life history patterns

k - Strategists (Equilibrium) Remember K=Carrying capacity

Population Growth Models

1. แบบ Exponential growth หรอแบบทวคณนน พบไดในสงมชวตทมการสบพนธเพยงครงเดยวในชวงชวตในแตละรน เชน พวกแมลงตาง ๆ เมอตวเมยวางไขแลวกตาย

2. แบบ Logistic growth เปนการเพมจานวนประชากรทขนอยกบสภาพแวดลอม หรอมตวตานทานในสงแวดลอมเขามาเกยวของ เชน การเพมจานวนของเซลลยสตทเพาะเลยงในหองปฏบตการ

จานวนประชากร(พนตว)

ระยะทมการเพมของประชากรอยางรวดเรว

รน

กราฟแสดงการเพมของประชากรแบบ Exponential growth

J shape

Lag phase Exponential growth phase

ภาวะอดมคตทไมมตวตานทาน

พบเมอสงมชวตมจานวนนอย และมอาหารอดมสมบรณ

S shape

กราฟแสดงการเพมของเซลลยสตแบบ Logistic growth

ตวตานทาน

9/6/2016

6

ตวตานทานในสงแวดลอม

หมายถง ปจจยจากดทางสงแวดลอมทงหลาย เชน อาหาร ของเสยจากเมทาบอลซม การแกงแยงแขงขนของสมาชก การเปนผลาและเหยอ โรคระบาด สารมลพษ ภยพบตธรรมชาต เปนตน ปจจยเหลานมผลทาใหการเพมจานวนของประชากรลดลง

St. Paul Island Reindeer Population

กราฟแสดงการเพมของประชากรตามแนวคดของ Thomas Malthus (J shape)

การเพมขนและลดลงสลบกน (Irruptive growth) เนองจากปจจยจากตวตานทาน

ความสามารถในการรองรบสงสดของธรรมชาต (Carrying capacity)

1. Maximum carrying capacity คอ ความหนาแนนสงสดเทาทปรมาณทรพยากรในแหลงทอยอาศยนนจะสามารถตอบสนองได

2. Optimum carrying capacity คอ ความหนาแนนทเหมาะสมซงทรพยากรทมคณภาพในแหลงทอยอาศยนนจะสามารถตอบสนองไดอยางย งยน

Max. carrying capacity กนคนละ 1 จาน/มอ กอยได อาจมบางคนไมอม

Opt. carrying capacity กนไดคนละมากกวา 1 จาน/มอ ทกคนไดกนจนอม จานวนคนนอยกวาอาหาร

ปฏสมพนธระหวางสงมชวตกบการเจรญเตบโตของประชากร

ปฏสมพนธเชงบวก - การพงพาอาศย (Mutualism) ทง 2 ชนดไดประโยชน - การเกอกล (Commensalism) ชนดหนงไดประโยชน ขณะท

อกชนดหนงไมมผลใดๆ ปฏสมพนธเชงลบ - การตอสแกงแยง (Competitive) ทง 2 ชนด ไดรบผลเสย - การลา (Predation) มชนดหนงไดประโยชน อกชนดหนง

เสยประโยชน

Mutualism

Commensalism

Predation

Competitive

9/6/2016

7

ทาไมสงมชวตบางชนดจงออกลกหรอวางไขคราวละมาก ๆ และบางชนดกออกลกหรอวางไขคราวละ 1 หรอ 2 ตว

สงมชวตแตละชนดจะมแบบแผนการรอดชวตของประชากรขนอยกบชวงอายขย (Life span) ของสงมชวตแตละชนด เชน แมลงมอายสน แตในสตวขนาดใหญ เชน ชางและคนมชวงอายขยยาวนานเฉลย 70-120 ป

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

ตลอดชวงอายขยของสงมชวตแตละชนด จะมอตราการอยรอดในชวงอายขยตาง ๆ ไมเหมอนกน การรอดชวตของประชากรในชวงวยตาง ๆ กน ทาใหความหนาแนนของประชากรทอยในวยตาง ๆ แตกตางกนดวย มรปแบบกราฟการรอดชวตของประชากรอย 3 แบบ ดงตอไปน

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

Cohort --- all the members of a population born at the same time.

Survivorship---the probability of newborn individuals of a cohort surviving to particular ages.

Illustrated by Survivorship Curves

What proportion of population is in each cohort?

Age Structure Diagrams

Age distributions

U.S. Age Distributions

Age Structure Diagrams divide populations into three age groups.

Pre-Reproductive

Reproductive

Post-Reproductive

Age distributions

Stage I: high birthrates and death rates

Stage II: continued high birthrates, declining death rates

Stage III: falling birthrates and death rates, eventually stabilizing

The Demographic Transition

โครงสรางประชากร หมายถง จานวนประชากรในชวงอายตางๆ

อาย

A B C

มระยะกอนสบพนธมาก มแนวโนมจะเพมจานวนสมาชกในอนาคตมาก

ท ก ร ะ ย ะ ส ม ด ล ก น สามารถทดแทนกนได ประช าก ร ม แน ว โน มสมดล

ม ระยะ ก อน สบพน ธนอย หลงสบพนธมมาก มแนวโนมจะลดจานวนสมาชกลงในอนาคต

เดก

วยเจรญพนธ

แก

9/6/2016

8

More-Developed Countries

Less-Developed Countries

Age distributionsPopulation Structures by Age and Sex, 2005 Millions

300 100 100 300300 200 100 0 100 200 300

Less Developed Regions

More Developed Regions

Male Female Male Female

80+ 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 17-19 10-16 5-90-4

Age

Source: United Nations, World Population Prospects: The 2002 Revision (medium scenario), 2003.

Age Distribution of the World’s Population

World Population Growth

J shapeเนองจากการพฒนาเทคโนโลยทางการแพทย

ในอดต ประชากรเพมจานวนดวยอตราตา เพราะประสบปญหาเรองโรค ภยธรรมชาต และการถกลาจากสตวปา เมอมการประดษฐอาวธ สรางทอยอาศย และพฒนาการทางการแพทย ทาใหอตราการตายนอยลง อตราการเพมของประชากรจงเพมขนอยางรวดเรว

Environmental Impact

Measured in terms of:Population SizeResource Consumption Per Capita Resultant Pollution

การทานายจานวนประชากรในอนาคต

หลงจากป 2030 ปรมาณทรพยากรทลดลง ทาใหปรมาณสนคาลดลง สภาพแวดลอมทมมลพษ จะทาใหผลตอาหารไดนอยลง จะเปนปจจยททาใหจานวนประชากรลดลง

9/6/2016

9

Review Scope of Ecology Population Density and Distribution Population Growth Models Survivorship Curves Age Distributions Regulation of Population Size Life History Patterns