1 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità 2 Chapter 1 Population ecology Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 3 Ecology is studied at various levels • Ecology is the study of the interactions of organisms with other organisms and with the physical environment. • The levels of ecology are: organism, population, community, ecosystem, and biosphere. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 4 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 5 Density and distribution are aspects of population structure • Population density refers to the number of individuals per unit area. • Population distribution is the pattern of dispersal of individuals across an area. • Resources are the components of the environment that support living organisms. • Limiting factors, such as nutrient availability, are aspects of the environment that determine where an organism lives. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 6 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 7 The growth rate results in population size changes • Yearly birth and death rates mainly determine a population’s growth rate. • A population’s biotic potential is its highest possible growth rate when resources are unlimited. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 8 Survivorship curves illustrate age-related changes • A cohort is all the members of the population of the same age with the same chance of surviving. • Survivorship is the probability of cohort members surviving to a particular age. • Three general survivorship patterns are recognized. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 9 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 10 Age structure diagrams divide a population into age groups • The three age groups are: prereproductive, reproductive, and post-reproductive. • The shape of the age distribution diagram reflects the past and future history of a population. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 11 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 12 Patterns of population growth can be described graphically • Exponential growth is population growth that accelerates over time and results in a J-shaped curve. • Logistic growth is population size that stabilizes when the carrying capacity has been reached, resulting in an S-shaped curve. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 13 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 14 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 15 Density-independent factors affect population size • Abiotic factors that affect population size include: droughts, freezes, hurricanes, floods, and forest fires. • Density-independent means that mortality (% killed) remains the same, regardless of density. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 16 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 17 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 18 Density-dependent factors affect larger populations • Biotic factors that affect population size include: competition, predation, and parasitism. • Density-dependent means that mortality increases as the density of the population increases. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 19 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 20 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 21 Life history patterns consider several population characteristics • Opportunistic species exhibit exponential population growth; small individuals have a short life span and may die before reproducing. • Equilibrium species exhibit logistic population growth; large individuals have a long life span, and most of their offspring survive to reproductive age. • Opportunistic species are adapted to a fluctuating environment, and equilibrium species are adapted to a relatively stable environment. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 22 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 23 Certain species are more apt to become extinct than others • Extinction is the total disappearance of a species or higher group. • In addition to life history pattern, size of geographic range, degree of habitat tolerance, and size of local populations determine the risk of extinction for species that cannot migrate. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 24 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 25 World population growth is exponential /1 • The current world population is over 7 billion people. • Based on the predicted doubling time, the world population will require double the amount of current resources in about 50 years. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 26 World population growth is exponential /2 • Industrialized Countries are characterized by low population growth and a good standard of living but high resource consumption and waste production. • Developing Countries are known for rapidly expanding populations and poverty conditions; their population could increase by 3 billion by 2050. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 27 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 28 Age distributions in various Countries are different • Replacement reproduction occurs when there are more young women entering their reproductive years than older women leaving them. • Environmental impact is measured based on population size, resource consumption, and pollution. Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 29 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 30 Mader Immagini e concetti della biologia Ambiente e sostenibilità Materiali prodotti dalla redazione © Zanichelli 2014 31