Ugrás a tartalomhoz

Természetvédelmi ökológia

Dr. Bihari Zoltán, Dr. Antal Zsuzsanna, Dr. Gyüre Péter (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

2.3. A populációk szaporodása

2.3. A populációk szaporodása

Minden megfelelő körülmények között élő faj átlagegyedére jellemző, hogy élete során kettőnél több utódot hoz a világra, tehát az apa és anyaállat nem pusztán saját pótlásukra elegendő számú utóddal rendelkezik, hanem annál többel, esetenként több milliószor többel (pl. galandférgek). Ebből az következik, hogy egy képzeletbeli ideális populációban, ahol a környezet nem hat az egyedekre, az egyedszám ugrásszerűen, exponenciálisan növekedne.

A populáció szaporodási teljesítményét fejezi ki a fekunditás Ez a megszületett egyedek, lerakott peték számát jelenti. (A formailag hozzá hasonló szó, a fertilitás ettől eltérő jelentésű, az utódok létrehozására való képességet jelenti, ellentéte a sterilitás)

A peteszámból (ez jelenthet petét, tojást, újszülöttet) és az egy év alatti generációk

Rovaroknál: F = (f x p)g

F: egyedszám-növekedés

f: ♀ száma

p: peteszám

g: azon generációk száma, melyek még abban az évben maguk is szaporodnak

Pl. a szúnyogoknál, ha 3 generáció van, egyszerre 2000 petét rak egy nőstény, (melyek fele ♀ lesz), szaporodás után a szülők elpusztulnak, akkor egy év alatt egy nőstény leszármazottainak száma az egymilliárdot is elérheti:

F= (1x1000)3 = 1000 x 1000 x 1000 → 1 Mrd

A természetben számos környezeti tényező megakadályozza az exponenciális növekedést. Ezek közül a legfontosabbak az időjárás, táplálék, ragadozók, betegségek, paraziták, búvó- és fészkelőhelyek, interspecifikus versengés, stb. Természetes környezetben a források végesek (táplálék, fészkelőhely, territórium, stb.), így azok korlátozott volta miatt a populáció egyedsűrűségének növekedésével megjelennek a sűrűségfüggő korlátozó tényezők. Az egyedsűrűség növekedésével például az egy egyedre jutó táplálék mennyisége csökken, ami csökkenti a natalitást, növeli a mortalitást. A denzitás növekedése esetén a fellépő betegségek és paraziták könnyebben, gyorsabban terjedhetnek. Ezek és további sűrűségfüggő tényezők lelassítják az egyedszám növekedését, míg az végül meg is áll. Azt az egyedsűrűségi értéket, melynél a populáció tartósan nem lehet magasabb, a környezet eltartóképességének nevezzük.

6. ábra Populáció logisztikus növekedési görbéje (K= ökológiai eltartóképesség határa)

Egy élőhely eltartóképessége időről időre változik. Egy szántóföld tavasszal alig biztosítana élelmet egy vaddisznó kondának, ugyanakkor ősszel kukoricaérés idején ugrásszerűen megnő a terület eltartóképessége. Egy erdő télen alacsonyabb eltartóképességgel rendelkezik, mint nyáron. Többek között ezért is, időről-időre megfigyelhető, hogy egy populáció egyedszáma túlnő az eltartóképesség határán. Tartósan azonban az egyedszám nem haladhatja meg az eltartóképességet.

7.ábra Az eltartóképesség határa körül mozgó populáció létszám (Bihari Z.)

A gradációra hajlamos fajok esetében kedvező környezeti feltételek között rendszeresen előfordul, hogy az egyedszám jelentősen túlnő az eltartóképesség határán, majd hirtelen összeroppan az állomány. Ezt a jelenséget nevezzük gradációnak. A gyors, szinte korlátlannak tűnő egyedszám növekedés főként a rovarvilágban fordul elő, de az emlősök között is ismert. A gradációra hajlamos fajok (pl. hörcsög, mezei pocok, amerikai szövőlepke) populációdinamikája jellegzetes képet mutat, mely 5 ciklikusan ismétlődő szakaszból áll.

8.ábra A gradáció szakaszai (Bihari Z.)

  1. Lappangási szakasznak nevezzük mikor a populáció egyedszáma alacsony szinten mozog.

  2. Második szakaszban a populáció egyedei erőteljes szaporodásba kezdenek. Sokszor ez a felszaporodás kisebb gócokban indul meg, és innen terjed át az egész populációra.

  3. A kitörési szakaszban az egyedszám túllépi a környezeti eltartóképesség határát. Ekkor az egyedekre már hatni kezdenek a sűrűségfüggő faktorok. Csökken a rendelkezésre álló táplálék mennyisége, sokszor évszakos változás miatt, az egyedek hiányosan táplálkoznak.

  4. A tetőzés elérését követően az összeomlás szakaszában az utódok száma csökken, egyre rosszabb az állatok egészségi állapota, járványos betegségek lépnek fel, az utódok egyre gyengébb kondícióban születnek, életképességük csökken. Ezen jelenségek hatásaként a populáció összeomlik, akár 99 %-a is elpusztul az egyedeknek.

  5. A populáció döntő része elpusztult, és a befejező szakaszra már a tetőzés egyedszámához képest csak töredékére csökken, végül helyreáll a lappangás szakaszában megfigyelhető törzsállomány.

A gradációkat sokan meghatározott évenkénti ciklusossággal jellemzik. Hosszútávon vizsgálva azonban egyetlen fajnál sem sikerült határozott ciklusosságot bizonyítani. A cserebogár gradációkat pl. 4 éves ciklusokhoz kötik, és bár ez a szabályosság néhányszor követheti egymást, de attól jelentős eltérések is vannak. A gradációk kialakulásai valójában a kedvező körülmények együttes meglétének köszönhetőek. A gradációknak fontos szerepe van a még lakatlan területek benépesülési folyamatában. A felszaporodás helyéről kirajzó egyedek szuboptimális élőhelyeken is megtelepednek, ahonnan ugyan később ismét kipusztulnak, de egy részük tovább is juthat egy kedvező, de korábban lakatlan élőhelyre, vagy itt találkozhatnak egymástól távolabb fekvő állományok egyedei, így génkicserélődés jöhet létre.

A populációk felszaporodásáért egyetlen tényezőt nem lehet felelőssé tenni. A ható tényezők közül egyszer az egyik, máskor a másik fejti ki hatását erőteljesebben. Alacsonyabb egyedsűrűségnél az egyedszámot módosító hatások, más szóval sűrűségtől független tényezők (hőmérséklet, csapadék, szél, stb.) hatnak, majd bizonyos egyedsűrűséget elérve a sűrűségfüggő tényezők lesznek jelentősebbek, szabályozóként lépve fel. Megfigyelték, hogy azok a populációk, melyek diverz társulásban élnek, a populáció egyedszámát tekintve kevésbé hajlamosak szélsőséges ingadozásra. Fajszegény társulásban azonban (ilyen egy monokultúrás szántóföld a mezei pocokkal) ezek a kilengések sokkal szélsőségesebbek lehetnek. A valóságban a K-értéknél, vagyis az eltartóképesség határán, nem áll meg élesen a populáció növekedése. A sűrűségfüggő hatások a K-érték elérése előtt már megmutatkoznak, és annak átlépésével különösen a mortalitás növekszik meg, illetve a natalitás csökken, mindezek eredményeként az egyedszám ismét a K-érték alá süllyed. Az eltartóképesség határa, mint korlátozó tényező, tehát csak késleltetve érezteti hatását. Ezért a populáció létszáma az eltartóképesség határa körül ingadozik.

Sűrűségfüggő jelenségek:

  • betegségek fellépése, terjedése, élősködők számának növekedése,

  • agresszió növekedése,

  • kondíció romlása,

  • termékenység csökkenése, vetélés, halvaszületések számának növekedése,

  • halálozások számának növekedése,

  • testméretek csökkenése,

  • kannibalizmus növekedése (pl. pókoknál)

A felszaporodások hátterében genetikai összefüggések is fellelhetők. Ha az időjárás évekig hasonlóan meleg és száraz, akkor az ehhez legjobban alkalmazkodott egyedek szaporodnak el legnagyobb mértékben, és egy megváltozott időjárású évben ezek nagy arányban pusztulnak, ami akár a gradáció összeomlását is kiválthatja. Ellenben az évről évre változó klímájú körülmények közt a gradáció elmarad, hiszen egyik genetikai vonal sem tud felszaporodni.

A fajok többségénél a populációk nem mutatnak gradációs felszaporodást. Ezek egy része az előbb említett sűrűségfüggő tényezők miatt nem szaporodik egy határon túl, más részüknél azonban egy ún. „populációs homeosztázis” figyelhető meg (Wynne-Edwards 1965). Ennek értelmében a fajok populációinak többsége belső szabályozásokkal képes a saját populációit olyan alacsony egyedsűrűségen tartani, ami megakadályozza, hogy a sűrűségfüggő külső tényezőknek kelljen az egyedszámot szabályozni. A fajra jellemző viselkedések megakadályozzák a túlnépesedést. Ezek közül a legfontosabb a territorialitás, a rangsor kialakulása és az elvándorlás.

9.ábra A sűrűségfüggő és –független tényezők szabályozása (Bihari Z.)

A sűrűségfüggő tényezők inkább a K-stratégisták esetében lépnek fel, míg az r-stratégisták esetében (pl. rovarkártevők) ezek kevésbé fontos hatással bírnak. A ragadozók szabályozó szerepe kis egyedsűrűségnél lehet jelentős, míg a gradációk idején a paraziták és kórokozók hatnak jelentősen.

A ragadozók hatását vizsgálva, nem hagyhatjuk figyelmen kívül a polifág ragadozókat és a társulásban élő prédafajokat. Ha egy prédafaj magas egyedszámának köszönhetően elszaporodik annak ragadozója, majd a prédafaj állománya hirtelen csökken, akkor a jelenlévő másik prédafajra hirtelen nagy nyomással fog nehezedni a felszaporodott ragadozóállomány. A ragadozó prédaválasztásakor megfigyelhető, hogy általában a legnagyobb egyedsűrűségben jelenlévő faj egyedeit fogja választani.