Elementele constitutive ale populatiei (statica populatiei). Ciclul biologic, generatia si curba de supravietuire.

Elementele constitutive ale populatiei (statica populatiei). Ciclul biologic, generatia si curba de supravietuire.

Ciclul biologic (ciclul de viata). Longevitatea si curba de supravietuire

a. Ciclul de viata (ciclul biologic; tabelul de viata - life table). Este o reprezentare a structurii de varsta a populatiei, la nivel de individ, a succesiunii stadiilor si generatiilor, a evolutiei parametrilor calitativi si cantitativi, dependenti de crestere, dezvoltare si supravietuire.

In conditii naturale, practic este imposibila obtinerea unui model de "ciclu biologic populational" care sa caracterizeze o populatie. Chiar si in conditii de laborator, unde se pot prelucra datele la nivel populational, nu este vorba de o populatie ecologica ci de una elementara care pe deasupra poate fi "modelata" prin artefacte de selectie artificiala. Dar datele au valoare informationala.

La plante, ciclul biologic este alcatuit din faze specifice; samanta, plantula, individ tanar, planta (arbore) matur.

La animale exista stadii in functie de categoria sistematica:

- la unicelulare celula este un individ care trece prin faze de dezvoltare;

- la pluricelulare nevertebrate exista succesiune de stadii si faze (ou, juvenil, tineret, stadiu matur - adult); la insecte exista cele doua tipuri principale de metamorfoza: heterometabola (juvenilii se aseamana cu adultii) si holometabola (exista stadiile de ou, larva, pupa si adult); la vertebrate exista stadiile de ou, pui, tineret, adulti.

In studiile care se fac la nivel populational, in conditii de laborator, se estimeaza valori medii pentru un numar mare de indivizi sau generatii succesive. Datele acestea servesc pentru obtinerea de informatii asupra populatiilor din natura. De asemenea, adulti capturati din camp, sunt studiati in custi speciale in conditii naturale, pe durata mai multor generatii, in conditii de variatie a factorilor ecologici. Si in acest caz datele obtinute nu ofera certitudinea exacta a ciclului biologic al unei populatii ecologice.

In conditii de laborator un tabel al ciclului de viata cuprinde particularitatile calitative si cantitative ale populatiei ca raspuns la factori de mediu. Reactia adversa de raspuns a organismelor la factorii ecologici sau de alta natura, poarta numele de antibioza (Tabelul 4).

b. Longevitatea (durata de viata). Se estimeaza ca valoare medie pentru toti indivizii din experiment. In conditii experimentale de laborator se lucreaza cu repetitii pentru asigurarea unui optim de informatie in calculele statistice. De obicei aceste date se confrunta cu cele din natura care, evident, sunt deosebit de dificil de apreciat. Durata de viata este in functie de o serie de factori ecologici, temperatura fiind unul fizic cu semnificatia ecologica cea mai mare (Fig. 5-6).

c. Curba de supravietuire. In sine supravietuirea semnifica numarul de indivizi ai unei populatii care sunt inca in viata la un moment dat. Evident, supravietuirea este asociata cu mortalitatea (cresterea mortalitatii determina diminuarea numarului de supravietuitori).

Indivizii care mor intr-o populatie descriu o curba cu trend descrescator (curba mortalitatii). Aceasta este corelata cu varsta si dependenta de specie sau alti factori de mediu (Fig. 5-7, a). Indivizii ramasi vii la fiecare moment in populatie definesc supravietuirea.

Curba supravietuirii are un trend opus curbei mortalitatii (Fig. 5-7, b; 5-8).

Fig. 5-6. Influenta temperaturii asupra duratei de viata a adultilor speciei Xestia c-nigrum. Estimare la nivel populational. Media a 3 generatii crescute in conditii controlate de laborator (dupa Stan 1990).

Fig. 5-7. (a) - un model de curba a mortalitatii (ex. mortalitatea populatiei din America, 1966, in functie de varsta (q_x = mortalitatea);

Datele din cercetarile ecologice evidentiaza existenta a 3 tipuri esentiale de curbe de supravietuire (Fig.5-9).

Fig. 5-9. (a) - Modelul ipotetic al celor 3 forme de curbe de supravietuire in lumea vie (tipul I include: omul, mamifere, animale vertebrate mari; tipul II include: pasari, nevertebrate etc; tipul III include: insecte, organisme mici, juvenili, nevertebrate bentice, moluste, pesti etc); (b) - Un model cu 4 tipuri (tipul 1 ar cuprinde omul si eventual unele specii cu mortalitate in masa; de ex. - efemeridele; celelalte curbe - au aceeasi semnificatie ca la pct. A) (dupa Brewer 1988; Stiling 1996).

Generatia.

Alaturi de natalitate, mortalitate, longvitate, supravietuire, statica populatiei este caracterizata si de alti parametrii importanti, in functie de care se poate analiza, compara si clasifica. Acestia sunt: generatia, emergenta, clasele de varsta, rata sexelor.

a. Generatia. Generatia reprezinta o grupare de indivizi, urmasi apartinand unei femele sau unui cuplu, la randul lor apartinand unei populatii (specii), cu un ciclu biologic reprezentat de stadii morfologice si derulat pe intervalul nastere - moarte.

Evidentierea si evaluarea cantitativa a unei generatii este in functie de specie si este un parametru caracteristic animalelor. In conditii naturale este dificil de apreciat, dar se poate studia in conditii de laborator. Mai importante sunt urmatoarele tipuri:

- la specii de vertebrate generatia parcurge intervalul nastere sau eclozare din ou, trece prin stadiile de juvenil (pui) si adult;

- la specii de nevertebrate fenomenul este mai complicat. De exemplu, la insecte ciclul biologic al unui individ este marcat de existenta a doua tipuri de metamorfoza: heterometabola (juvenilii se asemana cu adultii) si holometabola (exista 4 stadii: ou, larva, pupa, adult). Mai exista si o serie de alte situatii intermediare;

- la alte specii exista si substadii (juvenilli I, juvenili II, subadulti etc).

Indiferent de varianta, dar dependent de specie, generatia se intinde pe o anumita durata de timp. La unele specii durata unei generatii este de 1 an, la altele de 2 sau mai multi ani, in timp ce la specii mai mici (frecvent la nevertebrate) sunt doua sau mai multe generatii pe an (ex. Mamestra brassicae - 2 generatii; Cameraria ohridella - 5, 6 generatii).

In laborator, in studii autecologice la specii de insecte, ca urmare a fenomenului de aclimatizare, in conditii speciale de manevrare a factorilor de mediu si prin procese de selectie artificiala, prin inlaturarea diapauzei, la Mamestra brassicae (2 generatii/an in natura) s-au obtinut 7-8 generatii/an (Stan si Chis 1998).

Daca marimea populatiei unei insecte dintr-o anumita zona, este estimata la diferite intervale (ex. prin esantionare) se poate trasa o curba de variatie care sa vizualizeze modificarile numarului in timp. Marcam astfel dinamica (prezentata anterior) printr-o curba a populatiei. Pe aceste curbe se pot delimita: numarul de generatii, maximul dezvoltarii, numarul total al indivizilor, influenta diversilor factori asupra marimii populatiei, etc.

Daca se compara curbele dezvoltarii sezoniere pentru diferite specii de insecte, s-a constatat ca exista putine modele de baza ale schimbarilor temporale pe durata scurta. Aceste modele sunt dependente de biologia speciilor implicate.

In conditii controlate de laborator exista un ritm caracteristic al evolutiei populatiilor, rezultat al aclimatizarii si influentei selectiei artificiale. In timp, se inregistreaza o "stabilitate" a dezvoltarii, cu influente directe asupra potentialului reproductiv (Fig. 5-11) dar datele referitoare la durata generatiilor nu concorda cu cele din natura.

Specii cu o generatie/an. Unele specii au o singura generatie/an. Cresterea numerica a populatiilor acestora poate fi rezultatul numai al ovipozitari, insa modelul specific al cresterii numerice depinde de durata perioadei de ovipozitare raportata la durata ciclului de viata (Fig. 5-11, a).

Se poate usor deduce ca o perioada scurta de ovipozitare determina preponderenta unui anumit stadiu de dezvoltare, intr-un anumit moment al dezvoltarii. Apoi, in fiecare stadiu de dezvoltare, modelul cresterii in timp tinde sa fie similar (in forma) cu cel al curbei pentru evolutia intergului organism. Crescand perioada de ovipozitare, timpul necesar intregului organism in a completa stadiile sale de dezvoltare creste, iar suprapunerea intre stadii se accentueaza (Fig. 5-11, b, A).

Specii cu 2-3 generatii/an. Generatiile succesive prezinta si ele diferite modele ale schimbarii numerice. O diapauza hibernala poate astfel determina o crestere rapida a ovipozitarii in G1, cu atingerea rapida a unui maxim, dupa care si scaderea este la fel de rapida iar curba prezinta un varf asimetric. Si pentru ca variatia normala in timp tinde sa completeze dezvoltarea in timpul primei generatii, perioada de ovipoziare din G2 va fi mai lunga. Deci, evolutia normala a timpului individual de dezvoltare, determina o lungire a perioadei de ovipozitare in generatii succesive (Fig. 5-11, b, B). Partea descendenta a curbei (declinul de dupa atingerea maximului) este asociata cu modelul specific al mortalitatii la nivelul populatiei. Fenomenul este evident la speciile cu perioada de ovipozitare scurta, dar cand o perioada de ovipozitare este lunga, raportat la timpul total necesar pentru completarea dezvoltarii, indivizii apartinand la diferite stadii de dezvoltare, sunt prezenti simultan in populatie, fenomenul de mortalitate fiind mai putin distinct (Fig. 5-11, b, C).

In cercetari ecologice la specii de insecte, numarul de generatii/an poate fi ilustrat in conditiile unui monitoring continuu, pe baza datelor de captura, ilustrand variatia abundentei cu ajutorul curbei de zbor (Fig. 5

Specii de insecte cu mai mult de 3 generatii/an In conditii deosebit de favorabile pot exista mai mult de 3 generatii pe an. In aceasta situatie fenomenul ilustrat in Fig. 5-11, b, B este si mai accentuat. In aceasta situatie, indivizii apartinand mai multor generatii se pot reproduce in acelasi timp iar generatiile succesive nu se mai disting. Un asemenea caz este intalnit la specia Cameraria ohridella (Lepidoptera), care are 5-6 generatii/an.

Modelele de ovipozitare (natalitatea), pe de o parte, si mortalitatea, pe de alta parte, in cadrul unei generatii, se pot amesteca cu cele ale altor generatii si ambele pot determina o 'rata medie'. O completa suprapunere a generatiilor va fi caracterizata de absenta unor modificari pe durata scurta de timp, la nivelul populatiilor.