החוברת · דף לימוד
דינמיקת אוכלוסיות
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 8: מערכות אקולוגיות וקיימות
למה אוכלוסיות לא גדלות לאינסוף? מה שולט בגודל האוכלוסייה?
מה זה דינמיקת אוכלוסיות?
דינמיקת אוכלוסיות היא תחום באקולוגיה שחוקר איך גודל האוכלוסייה משתנה בזמן.
נלמד על 4 גורמים שמשנים את גודל האוכלוסייה, 2 סוגי גדילה, ומה מונע מאוכלוסיות לגדול לאינסוף.
4 הגורמים שמשנים את גודל האוכלוסייה
1. לידות (Births)
מגדיל אוכלוסייה
דוגמה:
• 100 ארנבים ביער
• נולדו 40 ארנבים חדשים בשנה
• שיעור לידה = 40%
2. מוות (Deaths)
מקטין אוכלוסייה
דוגמה:
• 100 ארנבים ביער
• מתו 20 ארנבים בשנה
• שיעור מוות = 20%
3. הגירה פנימה (Immigration)
מגדיל אוכלוסייה
דוגמה:
• 10 ארנבים נדדו מיער סמוך ונכנסו ליער שלנו
• הוספה של 10 פרטים
4. הגירה החוצה (Emigration)
מקטין אוכלוסייה
דוגמה:
• 5 ארנבים עזבו את היער וחיפשו טריטוריה חדשה
• הפסד של 5 פרטים
בשנת 2023 היו 100 שועלים ביער. נולדו 30 גורים, מתו 15 שועלים, נכנסו 5 שועלים חדשים, ועזבו 10 שועלים. כמה שועלים יש בשנת 2024?
שני סוגי גדילת אוכלוסייה
גדילה מעריכית מול גדילה לוגיסטית
גדילה מעריכית (Exponential Growth)
גדילה ללא הגבלה - "J-shape"
מתי זה קורה?
• כשיש משאבים בלתי מוגבלים
• אין טורפים, מחלות, תחרות
• אין הגבלות על המקום
איך זה נראה?
• האוכלוסייה גדלה מהר יותר ויותר
• כל דור גדול פי 2 מהדור הקודם
• הגרף נראה כמו "J" - עולה בחדות
בטבע:
• נדיר מאוד
• קורה רק לזמן קצר (חיידקים, מינים פולשים)
חיידקים בצלחת פטרי:
• שעה 0: 10 חיידקים
• שעה 1: 20 חיידקים
• שעה 2: 40 חיידקים
• שעה 3: 80 חיידקים
• גדילה מעריכית!
גדילה לוגיסטית (Logistic Growth)
גדילה עם הגבלה - "S-shape"
מתי זה קורה?
• כשיש משאבים מוגבלים
• יש טורפים, מחלות, תחרות
• המקום מוגבל
איך זה נראה?
• בהתחלה - גדילה מהירה
• אחר כך - האטה
• בסוף - יציבות (אוכלוסייה קבועה)
• הגרף נראה כמו "S"
בטבע:
• השכיח ביותר
• כמעט כל האוכלוסיות בטבע
אייל בפארק לאומי:
• שנה 1-5: גדילה מהירה (יש הרבה מקום ומזון)
• שנה 6-10: האטה (מתחיל להיות צפוף)
• שנה 11+: יציבות (האוכלוסייה הגיעה לכושר הנשיאה)
בטבע האמיתי, כמעט כל האוכלוסיות גדלות גדילה לוגיסטית - כי משאבים תמיד מוגבלים.
מהו כושר נשיאה (Carrying Capacity)?
כושר נשיאה (Carrying Capacity) הוא הגבול העליון התיאורטי המייצג את מספר הפרטים המרבי באוכלוסייה שמשאבי סביבה מוגבלים - כגון מזון, מים, ושטח - יכולים לקיים ביציבות ולאורך זמן.
כושר הנשיאה הוא כמו "תקרת האוכלוסייה" - אפשר להגיע אליה לזמן קצר, אבל לא להישאר מעליה.
גורמים מגבילים
גורמים תלויי-צפיפות
Density-Dependent
דוגמאות:
• מחלות - בצפיפות גבוהה, מחלות מתפשטות מהר יותר
• תחרות - יותר פרטים = יותר תחרות על מזון
• טריפה - לטורפים קל יותר למצוא טרף בצפיפות גבוהה
• סטרס - בצפיפות גבוהה, בעלי חיים לחוצים יותר (פחות רבייה)
תפקיד:
שומרים על האוכלוסייה קרובה ל-K
גורמים בלתי-תלויי-צפיפות
Density-Independent
דוגמאות:
• אסונות טבע - שיטפון, שריפה, סופת שלגים
• אקלים קיצוני - בצורת, גל חום, קור עז
• זיהום - שפיכת נפט, כימיקלים
• השמדת בית גידול - בניית כביש, כריתת יער
תפקיד:
יכולים לשנות את האוכלוסייה באופן דרמטי ופתאומי
דוגמאות לגורמים מגבילים בישראל
תלוי-צפיפות: ארנבים ביער בן שמן
תרחיש: אוכלוסיית ארנבים גדלה מאוד
השפעות תלויות צפיפות:
1. מחלת מיקסומטוזיס מתפשטת מהר (מחלה)
2. יותר שועלים מגיעים (טורפים)
3. תחרות על מזון גדלה
תוצאה: האוכלוסייה קטנה בחזרה
בלתי-תלוי-צפיפות: יעלים בעין גדי
תרחיש: קיץ חם במיוחד עם בצורת
השפעות בלתי תלויות צפיפות:
1. המעיינות מתייבשים (מים)
2. הצמחייה קמלה (מזון)
3. חום קיצוני
תוצאה: גם אם היו מעט יעלים, הם היו סובלים
מחזורי טורף-טרף
איך טורפים וטרפים משפיעים זה על זה?
מחזורי טורף-טרף (מודל לוטקה-וולטרה) מתארים מנגנון אקולוגי בו תנודות באוכלוסיית הטורפים מתואמות ועוקבות אחר גודל אוכלוסיית הטרף, ויוצרות מאזן אקולוגי התלוי בהיצע המזון ובלחץ הטריפה.
זהו מחזור רציף - אוכלוסיות הטורפים והטרפים עולות ויורדות בפיגור אחת מהשנייה.
4 גורמים משנים אוכלוסייה
כושר נשיאה (K) = תקרה
טורף-טרף = מחזורים
למה אוכלוסייה לא יכולה לגדול לנצח בקצב אקספוננציאלי?