Populatiedefinitie
Een populatie is het aantal organismen van dezelfde soort dat tegelijkertijd in een bepaald geografisch gebied leeft, met de mogelijkheid tot kruising.
Om kruising mogelijk te maken, moeten individuen in staat zijn om met elk ander lid van een populatie te paren en vruchtbare nakomelingen te produceren. Populaties bevatten echter genetische variatie binnen zichzelf, en niet alle individuen zijn even goed in staat om te overleven en zich voort te planten.
Populaties kunnen op verschillende schalen voorkomen. Een lokale populatie kan beperkt zijn tot een ruimtelijk klein gebied, d.w.z. de vissen in één vijver. Deze lokaliteit kan echter op regionale, landelijke, eiland- of continentale schaal functioneren; zij kan zelfs de gehele soort omvatten. Als individuen van lokale populaties in staat zijn zich te verspreiden tussen andere lokale populaties, wordt dit een metapopulatie genoemd.
Populatiebiologie is de studie van populatiekenmerken en van de factoren die hun omvang en verspreiding beïnvloeden. De kenmerken die worden bestudeerd zijn onder meer de migratiepatronen, de populatiedichtheid, de demografie (geboorte- en sterftecijfers, geslachtsverhouding en leeftijdsverdeling), de populatiegenetica, de levensloopkenmerken en de groepsdynamica (de interacties binnen en tussen populaties). Populatie-ecologie is de studie van hoe deze populaties interageren met de omgeving.
De meeste populaties zijn niet stabiel, maar fluctueren in grootte in de loop van de tijd (de letter “N” staat vaak voor het aantal individuen in een populatie). De schommelingen zijn meestal een reactie op veranderingen in de abiotische en biotische factoren, die als beperkende factoren fungeren tegen een onbeperkte exponentiële groei van de populaties. Wanneer bijvoorbeeld voedselbronnen overvloedig zijn en de milieuomstandigheden gunstig, kunnen populaties groeien.
De kenmerken van de populatie kunnen van invloed zijn op hoe deze door bepaalde factoren wordt beïnvloed. De effecten die dichtheidsafhankelijke factoren op een populatie kunnen hebben, worden bepaald door de omvang van die populatie; zo zal een grotere, dichtbevolkte populatie sneller worden gedecimeerd door de verspreiding van een ziekte dan een wijd verspreide populatie. Kenmerken van de levensloop, zoals de rijpingsgraad en de levensduur, kunnen de groeisnelheid van een populatie beïnvloeden; als individuen later volwassen worden, zal de populatie langzamer groeien dan wanneer zij relatief jong volwassen worden.
Door de genetische variatie binnen populaties zijn populaties die groter zijn gewoonlijk beter bestand tegen stochastische veranderingen in hun omgeving of demografie. Dit komt doordat er een grotere kans is dat een genetische mutatie binnen de genenpool beter is aangepast om in de nieuwe situatie te overleven. Als zich een extreme gebeurtenis voordoet, waarbij een groot aantal individuen binnen de populatie niet kan overleven, zullen de overblijvende individuen met de gunstige genen zich voortplanten, waardoor de frequentie van deze genen in de populatie door genetische drift toeneemt. Dit wordt een knelpunt in de populatie genoemd.
Hoewel de individuen die de bottleneck overleefden zijn aangepast aan de nieuwe omstandigheden, is er niet altijd sprake van een goed succespercentage van de populatie op lange termijn. De genetische diversiteit binnen de nieuwe populatie is laag, en neemt slechts zeer langzaam toe naarmate er in elke opeenvolgende generatie mutaties optreden. Dit betekent dat de nieuwe populatie zeer kwetsbaar is voor verdere veranderingen in het milieu of de beschikbaarheid van hulpbronnen, en bovendien de gevolgen ondervindt van inteelt, zoals ziekten en misvormingen bij de nakomelingen. Als een knelpunt resulteert in te weinig individuen (onder de minimale levensvatbare populatiegrootte (MVP)), is er een aanzienlijk risico van uitsterven na een paar generaties.
Voorbeelden van populaties
Afrikaanse olifanten
Er zijn twee traditioneel erkende olifantensoorten, Afrikaanse olifanten (Loxodonta Africana) en Aziatische olifanten (Elephas maximus), hoewel recent onderzoek de Afrikaanse olifanten in twee soorten heeft verdeeld: de Afrikaanse struikolifanten (Loxodonta africana) en de Afrikaanse bosolifanten (Loxodonta cyclotis).
Aangenomen wordt dat Afrikaanse olifantenpopulaties op continentale schaal hebben bestaan en begin 1900 tot 5 miljoen individuen telden. Door habitatversnippering en stroperij voor hun slagtanden is het aantal olifanten echter sterk gedaald. Er worden nu nog ongeveer 400.000 Afrikaanse olifanten verondersteld over te blijven.
De groepsstructuur van olifanten bestaat uit familie-eenheden van ongeveer 10 individuen, hoewel olifantenfamilies die met elkaar in contact komen, zich kunnen verbinden tot grotere groepen – “kuddes” genoemd – van wel 100 individuen. Elk van deze kuddes vormt een lokale populatie. Elk individu van elke soort kan zich echter voortplanten met een ander soortgenoot, zodat de volledige populatie van elke Afrikaanse soort alle individuen op het continent omvat.
Vijverpopulaties
In een habitat kunnen veel verschillende populaties bestaan; een kleinschalig voorbeeld is een meer. Een meer kan een habitat vormen voor vogels, vissen, insecten, amfibieën en zoogdieren zoals otters of ratten. Hoewel elke soort hulpbronnen uit het meer krijgt aangereikt, zijn hun populaties waarschijnlijk op unieke manieren afhankelijk van de habitat. Voor vissen vormt het land een ondoordringbare barrière voor verspreiding. Zonder uitweg kan een hele forellenpopulatie alleen in het meer leven en nergens anders.
Amfibieën zoals padden kunnen in het meer paaien en verschillende nabijgelegen meren in een vallei gebruiken om zich te voeden. Maar omdat zij niet over bergen heen kunnen komen, blijft hun lokale populatie beperkt tot het binnenste van de vallei. Als de milieuomstandigheden in de vallei verschillen van die in andere omliggende valleien, en de padden lang genoeg geïsoleerd zijn van andere populaties van dezelfde soort, kan het gedrag of de morfologie van de pad zodanig veranderen dat hij niet meer kan paren met padden buiten de vallei. Dit isolement zou het proces van soortvorming en dus de vorming van nieuwe soorten stimuleren.
Migrerende vogels kunnen het meer seizoensgebonden bezoeken om te overwinteren; gedurende een deel van het jaar vormen deze vogels een lokale populatie. Wanneer de vogels terugkeren van hun overwinteringsgebieden, ontmoeten zij andere populaties van dezelfde soort, zodat zij in grotere aantallen kunnen broeden. Het komt vaak voor dat vogels van verschillende leeftijden of geslachten op verschillende tijden of afstanden trekken, zodat de omvang van de populatie afhangt van de groepsdemografie.
Zalm
Veel zalmsoorten zijn anadromisch, wat betekent dat ze in zoet water worden geboren en naar de oceaan trekken om zich te voeden en volwassen te worden, en naar zoet water terugkeren om zich voort te planten.
Zalm heeft de neiging naar dezelfde rivier terug te keren als waarin hij is geboren, om daar zelf kuit te schieten. Vanwege dit sterke verlangen naar “huis” dwaalt de zalm gewoonlijk niet ver af van zijn paaiplaats, hoewel de afstand waarover hij zich verspreidt sterk afhangt van de soort in kwestie.
Omdat de meeste paaiplaatsen door land of diep water van elkaar zijn gescheiden, vormt elke groep zalmen die in een bepaalde paaiplaats wordt geboren, de plaatselijke populatie binnen die plaats; hoewel de omstandigheden binnen de beschikbare routes voor verspreiding naar andere plaatsen voor de zalmen niet onmogelijk zijn, blijken zij zich zelden van de ene naar de andere plaats te verplaatsen.
Tijdens hun verblijf op zee komen zalmen in contact met zalmen van andere plaatselijke populaties, zelfs met zeer verafgelegen populaties. Hoewel er geen barrières zijn voor paring tussen plaatselijke populaties van dezelfde soort, wordt de genenstroom tussen de zalmen onderling sterk beperkt door de neiging van de zalm om naar zijn geboorterivier terug te keren. Toch wijken sommige individuen af van de verwachte route, hetzij uit vrije wil, hetzij per vergissing, wat resulteert in een zekere genenstroom tussen populaties.
Op grond van hun levenscyclus kan de zalm binnen de metapopulatiestructuur worden ingedeeld.
- Gemeenschap – Een groep bestaande uit verschillende soorten, die op een gemeenschappelijke plaats direct of passief met elkaar interageren.
- Soorten – Een groep fysiek gelijksoortige individuen, die in staat zijn zich voort te planten met als resultaat vruchtbare nakomelingen.
- Genenpool – De verzameling genen aanwezig binnen een populatie of soort.
- Soortvorming – De vorming van nieuwe, verschillende soorten.
Quiz
1. Welk van de volgende scenario’s past het best bij de definitie van een populatie?
A. Vijf soorten kikkers die in een moeras leven.
B. Alle haaien die voor de westkust van Australië zwemmen.
C. Alle individuele berggorilla’s die leven in het dichte woud van vier nationale parken in Afrika.
D. De vogels, vleermuizen en apen die in het regenwoud van Ecuador leven.
2. Een knelpunt in de populatie treedt op wanneer:
A. Het aantal individuen in een groep te groot wordt.
B. Een gebeurtenis een aanzienlijk verlies van individuen in een populatie veroorzaakt.
C. Soorten migreren weg van hun oorspronkelijke populatie.
D. Twee populaties smelten samen tot een nieuwe populatie.
3. Kleine populaties zijn kwetsbaarder dan grote, omdat:
A. Ze meer kans lopen om gepredateerd te worden.
B. Ze kwetsbaar zijn voor veranderingen omdat ze een kleinere genenpool hebben.
C. Ze elkaar niet warm kunnen houden.