Population Ecology Outline
|
ความหมายของ Population
ความหมายของ Population หมายถึง กลุ่มสิ่งมีชีวิตชนิด (species) เดียวกันที่อาศัยอยู่ในบริเวณใดบริเวณหนึ่งในช่วงเวลาหนึ่ง
|
Population Ecology (นิเวศวิทยาประชากร)
 |
Population Ecology หมายถึง การศึกษานิเวศวิทยา ในระดับประชากรของสิ่งมีชีวิต ในด้านจำนวนการแพร่กระจายความสัมพันธ์ภายในชนิดเดียวกัน และระหว่างชนิด และความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมในบริเวณที่อยู่อาศัย
|
|
ประโยชน์ของการศึกษานิเวศวิทยาประชากร
1. การอนุรักษ์ (conservation) และการจัดการ ด้านสัตว์ป่าและพืชพันธุ์พืช (wildlife management)
2. การควบคุมประชากรของศัตรูพืชและสัตว์ (pest control)
3. การประมง (fishery)
4. การเพาะเลี้ยง (culturing)
5. การอนามัยและสาธารณสุข (health and sanitation)
6. การควบคุมปัญหามลภาวะ (pollution control)
7. การประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อม (environmental impact assessment)
8. การท่องเที่ยวเชิงนิเวศ (ecotourism)
|
Population Characteristics (ลักษณะของประชากร)
ความหนาแน่น (density)
การเพิ่มจำนวน (growth)
การเปลี่ยนแปลงจำนวน (fluctuation)
การกระจายอายุ (age distribution)
การอยู่รอด (survivorship)
การเคลื่อนย้าย (dispersal)
รูปแบบการกระจาย (dispersion pattern)
ความแตกต่างของสมาชิก (individual variation)
|
ความหนาแน่น (density)
เป็นแนวทางในการทำความเข้าใจการศึกษานิเวศวิทยาประชากร และจะต้องพิจารณาในพื้นที่และเวลาที่มีขอบเขตจำเพาะ
 |
ปัจจัยภายใน (Intrinsic factors)
- สภาพทางสรีรวิทยา
- พฤติกรรม (โดยเฉพาะพฤติกรรมทางสังคม)
- กรรมพันธุ์ |
ปัจจัยภายนอก (Extrinsic factors)
- ปัจจัยทางกายภาพและเคมี
- การล่า
- ตัวเบียฬ
- เชื้อโรค
- อาหาร (ปริมาณและคุณภาพ)
- ที่อยู่อาศัย ฯลฯ
|
|
วิธีการหาความหนาแน่น
1. การนับจำนวนทั้งหมด (total count) : เหมาะกับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ นับง่าย และมีจำนวน ไม่มากนัก เช่น นับจำนวนต้นไม้ใหญ่ในสวนสาธารณะ
2. การใช้วิธีการสุ่มตัวอย่าง (sampling methods) : สุ่มนับบางส่วนของประชากรเพื่อคาดคะเนจำนวนประชากรทั้งหมดในพื้นที่ที่ทำการศึกษา
- การสุ่มโดยใช้ตารางสี่เหลี่ยมที่ทราบขนาดแน่นอน (quadratsampling)
- เหมาะกับการศึกษาในสิ่งมีชีวิต ที่ไม่เคลื่อนที่หรือเคลื่อนที่ช้า
- ความถูกต้องขึ้นกับการนับจำนวนถูกต้อง, ขนาด quadrat เหมาะสม และมีความแน่นอน
- การจับ-ทำเครื่องหมาย-ปล่อย-จับใหม่ (capture-recapture method)
- เหมาะกับสัตว์ที่หลบซ่อนตัวเก่งและเคลื่อนที่เร็ว เช่น แมลง ปลา สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สัตว์เลื้อยคลาน นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
- Petersen method
- ความถูกต้องขึ้นกับ
1.
สัตว์ที่มีเครื่องหมายและไม่มีเครื่องหมายในประชากรจะมีโอกาสถูกจับเท่ากัน ไม่มีพฤติกรรม trap-addiction หรือ trap-shyness
2.
ไม่มีการเพิ่มจำนวนเข้ามาโดยการเกิด หรือการอพยพเข้า
3.
อัตราการเกิด-ตายและอัตราการอพยพเข้า-ออกไม่เปลี่ยนแปลง
4. เครื่องหมายที่ติดตัวสัตว์ต้องไม่สูญหาย หรือลบเลือน เกิดอันตายหรือเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของสัตว์
- การสุ่มจับสัตว์บางส่วนออกจากประชากร
(catch per unit effort or removal method)
- อัตราการลดลงของจำนวนที่เกิดการจับที่ต่อเนื่อง สามารถนำไปคาดคะเนจำนวนประชากรเริ่มแรกทั้งหมด
- เหมาะกับสัตว์ที่มีจำนวนมากและอาศัยอยู่ใน ที่ปิด เช่น อ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ บ่อ เกาะ ฯลฯ
- ความถูกต้องขึ้นกับ
1. สัตว์ทุกตัวจะมีโอกาสถูกจับเท่ากันในการสุ่มแต่ละครั้ง
2. เวลาในการจับแต่ละครั้งควรเท่ากัน
3. เครื่องมือและวิธีที่ใช้ต้องเหมือนกัน
- การสุ่มนับตามแนวเส้นสำรวจ (transect)
- เหมาะกับสัตว์ขนาดใหญ่ที่เห็นง่าย เคลื่อนที่เร็ว ดักจับได้ยากและอยู่ระยะไกล เช่น นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
- สัตว์ทุกตัวมีโอกาสถูกเห็นเท่ากันตามแนวเส้นสำรวจ
- สามารถ identify ชนิดได้ถูกต้อง
- การสำรวจควรต้องกระทำในช่วงเวลาเดียวกันของวัน
- Line-transect
- หลักการของ sampling methods
- ศึกษาพื้นที่บางส่วนของพื้นที่ทั้งหมด
- ทำการสุ่มตัวอย่าง (random sampling) โดยมีมากกว่า 1 sampling unit หรือมีซ้ำ (replicates)
- ข้อมูลที่ได้จากการสุ่มตัวอย่างต้องเป็นตัวแทนที่ถูกต้องของประชากรในพื้นที่ศึกษา
- Random sampling methods
แผนที่แสดงพื้นที่ที่ทำการศึกษาและ grid
- ขนาด (size) ของ sampling unit หมายถึง
- ขนาดของ quadrat
- ความยาวของ transect
- ช่วงเวลาที่ใช้ในการนับ
- จำนวนของกับดัก
- จำนวนของจุดสำรวจ
|
วิธีการหาความหนาแน่นสัมพัทธ์
ไม่สามารถทราบจำนวนสิ่งมีชีวิตในประชากรที่แน่นอนได้แต่สามารถชี้บ่งถึงจำนวนมากน้อยในเชิงเปรียบเทียบ
ความหนาแน่นสัมพัทธ์
- จำนวนรัง/พื้นที่
- จำนวนครั้งของเสียงร้อง/ชั่วโมง
- จำนวนมูล/พื้นที่
- จำนวนสัตว์ที่จับได้/วัน
- เปอร์เซ็นต์ที่ปกคลุม/พื้นที่
|
Population Control Mechanism
- Density : Independent Control
- กระบวนการควบคุมที่ไม่ขึ้นกับความหนาแน่น
- สภาพแวดล้อมที่แปรปรวน
- พบในสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ช่วงอายุสั้น สืบพันธุ์เร็ว จำนวนลูกมาก เช่น แพลงค์ตอน แมลง ฯลฯ
- Non -Dynamic Steady State (มักมีการเจริญเติบโตอย่างผิดปกติของสิ่งมีชีวิตอยู่เสมอ)
- ปัจจัยที่ควบคุม
- ปัจจัยกายภาพ
- สภาพดินฟ้าอากาศ
- ภูเขาไฟระเบิด
- น้ำท่วม
- แผ่นดินไหว
- ฝน
- ไฟป่า
- ปัจจัยชีวภาพ
- ผู้ล่ามีผลต่อประชากรของ Phytoplankton หรือ Zooplankton
- Density : Dependent Control
- กระบวนการควบคุมที่ขึ้นกับความหนาแน่น
- สภาพแวดล้อมค่อนข้างคงที่
- สิ่งมีชีวิตช่วงอายุยาว วงจรชีวิตซับซ้อน จำนวนลูกมาก พ่อแม่ดูแลลูก
- Dynamic Steady State นำไปสู่สภาวะที่สมดุลของประชากรกับสภาพแวดล้อม ในระบบนิเวศที่มีเสถียรภาพสูง
|
Growth (การเพิ่มจำนวน)
- การเพิ่มจำนวนในสภาวะที่ไม่มีปัจจัยจำกัด (exponential growth or geometric growth)
- การเพิ่มจำนวนในสภาวะธรรมชาติ (logistic growth)
แบ่งได้เป็น 3 ระยะ
- ระยะต้น (lag phase)
- ระยะเพิ่มจำนวน (log phase)
- ระยะคงที่ (stationary phase)
K = carrying capacity level
ระดับที่มีจำนวนประชากรได้สูงสุด
การเพิ่มจำนวนในสภาวะธรรมชาติ
- มี carrying capacity (K)
- S-shape curve (sigmoid)
- เข้าสู่ steady state = zero population growth
|
Population growth rate (อัตราการเพิ่มประชากร)
อัตราการเพิ่มประชากร = อัตราการเกิด (Birth rate) - อัตราการตาย (Death rate) + อัตราการอพยพเข้า (immigration rate) - อัตราการอพยพออก (emigration rate)
สูตรการหาอัตราการเพิ่มจำนวนประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง
Exponential growth or Geometric growth
- dn/ dt= population growth rate at time t
- r =growth rate / unit time / individual ==> (max)
- N =initial population size
สูตรในการหาจำนวนประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง
- Nt= population size at time t
- N0=population size at begining
- e =base of natural logarithm = 2.71828
- r =growth rate / unit time / individual
สูตรในการหาเวลาที่ประชากรใช้ในการเพิ่มจำนวนจากเดิมเป็น 2 เท่า (doubling time)
- t =doubling time
- r =growth rate / unit time / individual
สูตรในการหาจำนวนประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง
- dn/ dt= population growth rate at time t
- r =growth rate / unit time / individual ==> (max)
- N =initial population size
- K = population size at carrying capacity level
|
Fluctuation (การเปลี่ยนแปลงจำนวน
 |
Irruptive fluctuation :
มักพบในบริเวณที่สภาวะแวดล้อมทางกายภาพเปลี่ยนแปลงรุนแรงและรวดเร็ว |
 |
Oscillation (cyclic) fluctuation
:
มักพบในบริเวณที่สภาวะแวดล้อมทางกายภาพ
เปลี่ยนแปลงค่อนข้างสม่ำเสมอจำนวนเวลา |
|
Age distribution (การกระจายอายุ)
ภายในประชากรหนึ่งๆ จะประกอบด้วยสมาชิกที่มีอายุแตกต่างกัน ช่วงอายุแบ่งออกเป็น 3 ระยะ
- ก่อนสืบพันธุ์ (prereproductivestage)
- ระยะสืบพันธุ์ (reproductive stage)
- ระยะหลังสืบพันธุ์
ถ้าแบ่งประชากรตามชั้นอายุ (age class)
|
แบบที่ 1 : ระยะก่อนสืบพันธุ์มีมาก ประชากรมีแนวโน้มจะเพิ่มจำนวน
|
|
แบบที่ 2 : ทั้ง 3 ระยะเป็นสัดส่วนกัน ประชากรมีแนวโน้มไม่เปลี่ยนแปลง |
|
แบบที่ 3 : ระยะก่อนสืบพันธุ์มีน้อย ประชากรมีแนวโน้มจะลดจำนวน |
Age pyramid
การสร้างปิระมิดอายุ
- หาสัดส่วนหรือเปอร์เซ็นต์ของแต่ละช่วงอายุและนำมาเขียนกราฟโดยให้แกน y แทนช่วงอายุ
- การแบ่งช่วงอายุ
- มนุษย์ช่วงละ 5 ปี
- หนูป่าช่วงละ 2 เดือน
- เพรียงหินช่วงละ 1 ปี
- ด้วงถั่วระยะก่อนสืบพันธุ์แบ่งเป็นระยะ egg, larva (4ระยะ) และ pupa, ระยะสืบพันธุ์คือ adult (แบ่งเป็นช่วงละ 1 วัน)
- แยกเพศ ในกรณีที่ศึกษาสัดส่วนระหว่างเพศในแต่ละช่วงอายุ
การแยกอายุ
- วงปี (ต้นไม้ใหญ่)
- กระดอง (เต่า)
- กระดูกระยางค์ (สัตว์มีกระดูกสันหลังบางชนิด)
- กรณีไม่สามารถแยกอายุได้แน่นอน อาจประมาณจากขนาดความกว้าง ความยาว หรือน้ำหนัก ประกอบกับ
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาอื่นๆ(มักมีปัญหาในการประมาณอายุตัวเต็มวัย)
การแยกเพศ
- ดูจากลักษณะภายนอกที่แตกต่างกันระหว่างเพศ (sexual dimorphism) เช่น สี ขนาดลำตัว รูปร่าง เขา หาง ฯลฯ (อาจมีปัญหาในการแยกเพศในกลุ่มก่อนวัยเจริญพันธุ์)
- พวกที่ไม่สามารถเห็นความแตกต่างทางเพศจากลักษณะ
ภายนอกได้ชัดเจน (monomorphism) ในทุกช่วงอายุ อาจศึกษาได้จาก
behavior, morphometricstudy,cell& molecular biology, physiology, anatomy
|
Interspecificand Intraspecific Relationships
- Symbiosis
- Mutualism with continuous contact
- Mutualism without continuous contact ( + / + )
- Commensalism with continuous contact
- Commensalism without continuous contact ( + / 0 )
- Antagonism (มีฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์)
- Competition ( -/ -)
- Predation ( + / -)
- Parasitism ( + / -)
- Amensalism ( 0 / -)
- Exploitation ( + / -)
- Antibiosis ( 0 / -)
- Neutralism ( 0 / 0 ) : Neither partne ris affected in anyway by the association. เช่น พีช/carnivore กระต่าย/ไส้เดือน อาศัยใน habitat เดียวกัน แต่มี trophicniche ต่างกัน
|
Competition ( -/-)
- การแก่งแย่งทรัพยากร (resource competition) เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตที่ใช้ทรัพยากรร่วมกันเกิดการแก่งแย่งทรัพยากรซึ่งมีปริมาณจำกัด
- การแก่งแย่งก่อกวน (interferencecompetition) เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตที่กำลังค้นหาทรัพยากรทำอันตราย สิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งๆ ที่ทรัพยากรนั้นก็ยังคงมีอย่างเพียงพอ
- Gausesprinciple
Gause's Paramecium/Didinium laboratory cultures
- Two protistspecies in laboratory culture vials: Parameciumgrazes on algae in the vials, Didiniumpreys on Paramecium.PreyPredatorHomogenous habitat
- Add glass wool in the flask as a refuge for Paramecium.Heterogenoushabitat
- Add glass wool and periodic reintroduction of Didiniumby the experimenter.
|
Parasitism ( +/-)
an animal papillomavirus
|
Amensalism ( 0/-)
One partner is harmed, while the other is unaffected by the association.
|
Exploitation ( +/-)
- นก cuckoo ไม่ทำรังเอง แต่ไปไข่ปนไว้กับไข่ในรังนกอื่น
- มด polyergus/ formica
|
การใช้สถิติประเมิน interaction of species x และ y
สมมติ
- a = จำนวนสุ่มตัวอย่างที่พบทั้ง x และ y
- b = จำนวนสุ่มตัวอย่างที่เฉพาะ x
- c = จำนวนสุ่มตัวอย่างที่เฉพาะ y
- d = จำนวนสุ่มตัวอย่างที่พบทั้ง x และ y
- T = จำนวนสุ่มตัวอย่างทั้งหมด
- ทดสอบ x , y ด้วย x2(chi-square) :: ถ้า X2> 3.84 แสดงว่า x, y สัมพันธ์กัน
-
- ทดสอบ x,y ด้วยค่าcoefficient of association ( C )
ทดสอบ x , y ด้วย x2 (chi-square)
- C = 1 แสดงว่าพบ x, y อยู่ร่วมกันเสมอ (x,y สัมพันธ์กันมาก)
- C = -1 แสดงว่าไม่พบ x, y อยู่ร่วมกันเสมอ
- C = 0 แสดงว่าพบ x, y อยู่ร่วมกัน 50%
|
