الإمكانات الحيوية: معدل النمو الجوهري ، العوامل ، الأمثلة
الإمكانات الحيوية هي الحد الأقصى لمعدل نمو السكان التي لا توجد فيها قيود. ولكي يصل عدد السكان إلى إمكاناته البيولوجية ، يجب أن يكون لديه موارد غير محدودة ، ولا يجب أن تتواجد الطفيليات أو مسببات الأمراض الأخرى ويجب ألا يتنافس النوع مع بعضها البعض. لهذه الأسباب ، فإن القيمة هي مجرد نظرية.
في الواقع ، لا يصل السكان مطلقًا إلى إمكاناتهم البيولوجية ، حيث توجد سلسلة من العوامل (الحيوية وغير الأحيائية) التي تحد من النمو غير المحدود للسكان. إذا طرحنا المقاومة البيئية من الإمكانات الحيوية ، فسنحصل على القيمة الحقيقية للمعدل الذي يزداد به السكان.
معدل النمو الجوهري
تُعرف الإمكانات الحيوية أيضًا باسم معدل النمو الجوهري. يشار إلى هذه المعلمة بالحرف r وهو المعدل الذي يمكن أن ينمو فيه عدد الأنواع إذا كانت موارده غير محدودة.
الكائنات التي تمتلك معدلات نمو عالية داخلية تتكاثر عمومًا في سن مبكرة ، ولديها أجيال قصيرة ، ويمكن أن تتكاثر عدة مرات في الحياة ولها عدد كبير من النسل في كل عملية تكاثر.
وفقًا لهذه الخصائص والاستراتيجيات الخاصة بالحياة ، يمكن تصنيف الأنواع على أنها استراتيجيات أو استراتيجيات ضخمة أو حكيمة. وقد صاغ جورج هتشينسون هذا التصنيف.
تتميز الاستراتيجيات r بتوليد عدد كبير من النسل ، فهي صغيرة الحجم ، ونضجها سريع ولا يستخدمون الوقت في رعاية الوالدين. منطقيا ، فإن الاستراتيجيات التناسلية تصل إلى أقصى سعة للإمكانات الحيوية من حيث التكاثر.
وعلى العكس من ذلك ، فإن الأنواع المصنفة ك K لها عدد قليل من النسل ، الذين ينضجون ببطء والذين يكون حجم جسدهم كبيرًا. هذه الأنواع تهتم بشدة لصغارها لضمان نجاحها.
العوامل التي تؤثر على الإمكانات الحيوية
تتأثر الإمكانات الحيوية بمجموعة متنوعة من العوامل الجوهرية للأنواع. الأكثر صلة موصوفة أدناه:
- تواتر التكاثر وإجمالي عدد المرات التي يتكاثر فيها الكائن الحي. على سبيل المثال ، تتكاثر البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي ، وهي عملية يمكن القيام بها كل عشرين دقيقة. في المقابل ، الدب لديه ذرية كل ثلاثة أو أربعة. بمقارنة الإمكانيات الحيوية لكليهما ، فإن الدب القطبي لديه إمكانات أصغر بكثير.
- مجموع المتحدرين الذين يولدون في كل دورة تناسلية. السكان البكتيرية لديهم إمكانات حيوية عالية للغاية. إذا كان لديها موارد غير محدودة وبدون قيود ، فإن الأنواع البكتيرية يمكن أن تشكل طبقة بعمق 0.3 متر يمكن أن تغطي سطح الأرض في 36 ساعة فقط.
- العمر الذي يبدأ فيه التكاثر.
- حجم الأنواع. الأنواع ذات الأحجام الصغيرة ، مثل الكائنات الحية الدقيقة ، لها عمومًا إمكانات حيوية أعلى من الأنواع ذات الأحجام الكبيرة للجسم ، مثل بعض الثدييات.
المقاومة البيئية
لا يمكن تحقيق الإمكانات الحيوية للأنواع. تُعرف العوامل التي تعيق النمو دون قيود باسم المقاومة البيئية. وتشمل هذه الضغوط المختلفة التي تحد من النمو.
ضمن هذه المقاومة هي الأمراض ، والمنافسة ، وتراكم بعض النفايات السامة في البيئة ، والتغيرات المناخية غير المواتية ، ونقص الغذاء أو الفضاء والمنافسة بين الأنواع.
أي أن النمو الأسي للسكان (والذي يحدث عندما لا يقدم أي قيود) يصبح نموًا لوجستيًا عندما يواجه السكان هذه المقاومة البيئية.
مع مرور الوقت ، يستقر السكان ويصل إلى القدرة الاستيعابية. في هذه الحالة ، يأخذ منحنى النمو شكل S (السيني).
الحمولة
المقاومة البيئية جنبا إلى جنب مع الإمكانات الحيوية تحديد قدرة التحميل. تتم الإشارة إلى هذه المعلمة بالحرف K ويتم تعريفها على أنها الحد الأقصى لعدد الأنواع التي يمكن الحفاظ عليها في موائل معينة دون أن تتحلل. بمعنى آخر ، هذا هو الحد الذي تفرضه المقاومة البيئية.
ينخفض معدل نمو السكان عندما يقترب حجم السكان من قيمة الحمولة البيئية. حسب توفر الموارد ، قد يتقلب حجم السكان حول هذه القيمة.
إذا تجاوز عدد السكان القدرة الاستيعابية ، فمن المحتمل أن ينهار. لتجنب هذه الظاهرة ، يجب على الفائض من الأفراد الانتقال إلى مناطق جديدة أو البدء في استغلال موارد جديدة.
الإمكانات الحيوية في البشر
في البشر ، وفي الثدييات الكبيرة الأخرى ، يمكن أن تكون الإمكانات الحيوية من 2 إلى 5٪ كل عام ، على عكس 100٪ من الإمكانات الحيوية للكائنات الحية الدقيقة كل نصف ساعة.
في البشر لا يتم الوصول إلى الإمكانات الحيوية الكاملة. من الناحية البيولوجية ، تكون المرأة قادرة على إنجاب أكثر من عشرين طفلاً طوال حياتها.
ومع ذلك ، لا يتم الوصول إلى هذا الرقم تقريبًا. على الرغم من ذلك ، نما عدد السكان بشكل كبير منذ القرن الثامن عشر.
مثال
ثعالب الماء لا تصل إلى إمكاناتها الحيوية لأسباب مختلفة. تصل الإناث إلى مرحلة النضج الجنسي بين 2 و 5 سنوات من العمر. يحدث التكاثر الأول في سن 15 عامًا تقريبًا وفي المتوسط يكون لديهم شاب واحد فقط.
فيما يتعلق بحجم السكان ، فإن هذا يتقلب بسبب التغيرات البيئية. نمو الحيوانات المفترسة مثل الحيتان القاتلة ، المعروف أيضا باسم الحيتان القاتلة ، يقلل من حجم السكان من ثعالب الماء.
ومع ذلك ، فإن الفريسة الطبيعية للحيتان القاتلة ليست ثعالب. هم أسود البحر والأختام التي يتراجع عدد سكانها أيضًا. لذلك للتعويض ، تلجأ أوركاس إلى ثعالب الماء.
تعد الطفيليات أيضًا عاملاً حاسمًا في انخفاض عدد قضاعة الماء ، خاصة الطفيليات من الحيوانات المرافقة لها ، مثل القطط.
تمكنت الطفيليات من الوصول إلى ثعالب الماء لأن أصحاب الحيوانات الأليفة يلقون النفايات في المراحيض وتلوث هذه الموائل لثعالب الماء.
بالإضافة إلى ذلك ، ساهم تلوث المياه التي ينتجها البشر أيضًا في انخفاض عدد ثعالب الماء.
يمكن أن يؤدي حدوث كل من هذه العوامل إلى انخفاض الإمكانات الحيوية للثعالب إلى انقراض هذا النوع.
