14.3. Demografia

 

14.3.1.

 

Modele dynamiki  populacji:

 

osobniki(identyczne cząsteczki)->właściwości->parametry  modelu

 



 

liczebność(zmienna) 

Każdy osobnik ma własny program  genetyczny, warunki  środowiska i jest odrębnym przypadkiem.  To 
wszystko decyduje o:

 

-wzroście  i dojrzałości  płciowej

 

-tym,  czy osobnik  w ogóle przeżyje

 

Rozkład  statystyczny przebiegu życia osobników w populacji opisuje losy osob. o podobnym genotypie w 
sposób uśredniony(przeciętny).

 

14.3.2.

 

Ilu potomków  zdolnych do rozrodu pozostawi po s obie przeciętny osobnik≈ile córek zastąpi przeciętną  samicę.

 

Wskaźnik  zastępowania(reprodukcji  netto) R0  jest miarą  sukcesu w przeżywaniu  i reprodukcji.  Jeżeli:

 



 

R

0

=1,  każda  samica zostawi dokładnie jedną córkę, liczebność populacji nie zmienia  się 



 

R

0

>1,  każda  samica pozostawi więcej  niż  jedną córkę,  liczeb.  popul. wzrasta 



 

R

0

<1,  każda  samica pozostawi mniej  niż  jedną córkę, liczeb.  popul. maleje 

Łatwo jest obliczyć  R

0

 dla pokoleń nie zachodzących na siebie(gdy pokolenie rodzicielskie  wydaje na świat 

potomstwo i umiera)  i  wynosi ono:

 

R

0

=m  × l,  m=f  × p =>  R

0

=f × p × l, gdzie:  f:  liczba  młodych, p: frakcja  samic,  l:  prawdopodobieństwo przeżycia 

do momentu rozrodu

 

 

R

0

 dla pokoleń zachodzących(np.. gdy samica  żyje wiele  lat, rozmnaża  się wiele  razy w sposób mniej  lub 

bardziej  regularny) określamy  przy użyciu tabel życia.

 

14.3.3.

 

Kohorta-grupa osobników równowiekowych(urodzonych w tym samym  czasie),  których przebieg życia 
śledzimy.

 

Konstrukcję tabeli kohortowej możemy  zacząć,  znając:

 



 

liczbę(i  wiek)  osob. wymierających 



 

strukturę wiekową  populacji składającej  się z kilku  kohort(Z: struktura wiekowa,  liczebność=constans) 

Współczynniki takie jak:  l, f, p są funkcjami  czasu a czas jest dyskretny(podzielony na odcinki)

 

Okres życia  możemy  podzielić  na klasy wiekowe(stadia  rozwojowe)

 

Inne współczynniki  pozwalające  skonstruować tabelę:

 

-q: śmiertelność= d/l × 100,  gdzie  d: liczba  osob. wymierających  w danej klasie  wiekowej,  l:  liczba  osob. 
dożywających początku klasy wieku

 

-L:  średnia osob. żyjących w kolejnych klasach wiekowych

 

-T=Σ (L  × t(czas))

 

-e: przeciętne  dalsze trwanie  życia=T/l

 

Współczynnik reprodukcji  netto-Σ m  × l

 

Współczynnik reprodukcji  brutto-liczba  potomstwa żeńskiego, które wyda samica dożywając do najstarszej 
klasy wieku(Σ  m).

 

Czas trwania  pokolenia o strukturze niezachodzącej  na siebie to średnia wieku  wszystkich matek.

 

Czas trwania  pokoleń zachodzących na siebie, obliczamy  sumując wyrażenie  x(klasa  wieku)  × m  × l dla R0=1

 

Wartość reprodukcyjna(V)-przeciętna  liczba  potomstwa, które pozostawiły samice,  które rzeczywiście 
przystąpiły do rozrodu a obliczamy  ją sumując iloczyn  m × l

y

/l

x

,  gdzie l

x

:  prawdopodobieństwo dożycia do x-

klasy wieku,  l

y

: prawdopodobieństwo dożycia do y-klasy wieku(następnej).

 

Tabela statyczna-tabela przeżywania  populacji o strukturze wiekowej  i liczebności ustabilizowanej(nie 
zmieniającej  się).

 

Krzywa  przeżywania-wykres  zależności  l

x

(czas).

 

14.3.4.

 

Macierz  projekcji  konstruujemy w celu obrazowania  zmian  liczebności  i struktury wiekowej  w 
populacji(kolejne  klasy wieku  wpisywane w kolumny-czytane  od lewej  do prawej).

 

Wektor kolumnowy-liczby  osob. na początku danej klasy wieku(wpisane  w wiersze-czytane  od góry do dołu). 
Macierz  projekcji  mnożymy  przez  wektor(klasę  wieku-kolumna  × liczebność-wiersz).

 

14.3.5.

 

Trzy  różne wskaźniki  określające tempo wzrostu populacji:

 



 

r: przyrost(zmiana  liczebności w czasie) 



 

r: przyrost młodych osob. w czasie odpowiadającym  klasie wiekowej 



 

λ: wartość własna macierzy  a r = ln λ 

14.4.

 

14.4.1

 

Tabele życia stanowią opis historii  życia osobników z populacji-przeciętnego  czasu życia i jego podziału na 
fazy:

 



 

w których występuje największa  śmiertelność 



 

w których występuje najwyższa  wartość reprodukcyjna 

Cykl  życiowy-kolejne  fazy przeobrażeń w trakcie  rozwoju  osobników.

 

Historia życiowa-przebieg  wydarzeń  w życiu organizmu

 

Historia życiowa  gatunku=styl życia,  możemy  wyodrębnić cechy(ilościowe):

 



 

wielkość,  masa ciała 



 

max.  długość życia 



 

wiek  przystąpienia do rozrodu,  ilość potomstwa w jednym epizodzie  rozrodczym 

Gat.  semelparyczny-rozmnaża  się tylko raz  w życiu.

 

Gat.  iteroparyczny-rozmnaża  się wielokrotnie  w ciągu życia.

 

Optymalizacja-wybór  najlepszy z  możliwych(z  uwzględnieniem  ograniczeń).

 

Strategie życiowe-grupy cech historii życiowych.

 

Jeżeli  cechy dziedziczą  się i wykazują  zmienność  to podlegają doborowi naturalnemu.  Dobór utrwala te cechy, 
które wraz  z innymi  zapewniają  sukces reprodukcyjny(R

0

≥ 1).

 

Cechy historii   życiowej  kształtowane są przez:

 



 

ograniczenia fizyczne-np.  grawitacja,  temperatura denaturacji białek  itp.

 



 

ograniczenia ewolucyjne-zmienność  cech odziedziczonych  i (w mniejszym  stopniu)

 

zmienność mutacyjna.

 

Kompromis  ewolucyjny-konkurowanie  o zasoby lub czas, utrwalanie cechy zwiększającej 
dostosowanie(kosztem innej cechy). 

 

Strategie adaptacyjne wykazują  dwie  zasadnicze tendencje:

 



 

wyprodukowanie dużej ilości,  małym  kosztem(np.  duża ilość potomstwa, z  której tylko małą  część 
przeżyje) 



 

inwestowanie długofalowe w małe  ilości(np. jedno dziecko,  ale dobrze "wyposażone" przez rodzica  i  
którym  rodzic  zajmuje  się przez  dłuższy  okres) 

14.4.2.

 

1) Śmiertelność

 

Każda strategia, aby miała  szanse zostać utrwalona, powinna zapewniać  co najmniej  równowagę między 
śmiertelnością a rozrodem.

 

Dobór naturalny faworyzuje  te organizmy,  które przeżywają  i można  będzie wykonać kopię genotypu 
takiego(skutecznego) osobnika, nosiciela cech gwarantujących przeżycie.

 

Strategie minimalizujące  zagrożenie  śmiercią:

 



 

obronne: odporność(np. na patogeny), ucieczka,  ukrywanie  się przed drapieżnikami,  opieka nad 
potomstwem

 



 

przystępowanie do rozrodu jak najszybciej 

2) Wielkość ciała

 

Duże rozmiary  generalnie umożliwiają  lepszą przeżywalność(większa  inercja cieplna,  większe  przyswajanie 
pokarmu,  większe  gromadzenie  zasobów). "Wyprodukowanie" większego  ciała wiąże  się jednak z ogromnymi 
nakładami  energetycznymi a przede wszystkim  wymaga  czas u. 

 

Z tego powodu więcej  jest organizmów  o małych  rozmiarach  ciała.  Przy  wysokim  ryzyku śmierci,  łatwiej  jest 
więc  skrócić do minimum  okres wzrostu i przystąpić do rozrodu jak najwcześniej.

 

Najlepszym  rozwiązaniem  byłoby osiągnąć duże rozmiary  ciała ale  czas wzrostu skrócić jak najbardziej

 

=>patrz.  ssaki łożyskowe-początkowy  okres rozwoju  w organizmie  rodzicielskim(który  chroni i odżywia)  a 
następnie organizmy  te pozostają pod opieką organizmu  rodzicielskiego.