ดดแปลงจากสอประกอบการสอน อ.อภสทธ ทพยอกษร คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร(สอนนกเรยน สอวน. สาขาชววทยา โรงเรยนมหดลวทยานสรณ ป 2548)

โดย นางสาวธญญรตน ดาเกาะ ครวชาการชววทยาโรงเรยนมหดลวทยานสรณ

• นเวศวทยาประชากรเปนการศกษาถงปจจยตางๆทม

ผลการแพรกระจายและความมากนอยของสงมชวต

• องคประกอบของระบบนเวศในสวนของสงมชวต คอ ประชากรของสงมชวตกลมตางๆ มบทบาทเปนผผลต ผบรโภค และผยอยอนทรยสาร

นเวศวทยาประชากร

ประชากร (Population)

ลกษณะเฉพาะของประชากร

1. ขนาดของประชากร (Population size)2. ความหนาแนนของประชากร (Population density)3. การกระจายของประชากร (Dispersion)4. โครงสรางอายประชากร (Age structure)5. อตราสวนระหวางเพศ (Sex ratio)6. อตราการเกด (Birth ratio)7. อตราการตาย (Death ratio)8. กราฟของการอยรอด (Survivorship curve)

• สงทควรคานงถงเกยวกบประชากรกคอ

- ความหนาแนนของประชากร (density)- การกระจายตวของประชากร (dispersion)- อตราสวนเพศและโครงสรางอาย (sex ratio and age structure)

Population structure :โครงสรางประชากร หมายถงองคประกอบตาง ๆ ในประชากรทมอทธพลตอการสบพนธของสมาชกในประชากรนน

A B

– ตวอยางเชน •ตนมะมวง 30 ตนตอไร•กง 5 ตวตอ นาทะเล 1ลกบาศกเมตร•หมขวโลก 5 ตวตอตารางกโลเมตร

Density :ความหนาแนน คอการศกษาขนาดของประชากรตอหนวยพนทหรอปรมาตร

• คาความหนาแนนตอหนวยพนททงหมด (crudedensity) คอ จานวนของสงมชวตตอพนทสารวจทงหมด ทาไดงาย

• คาความหนาแนนตอหนวยทอยอาศย (ecologicaldensity) คานวณไดยากกวา เพราะตองหาทอยอาศยทแนนอน เชนปลา 100 ตวในนาขาว 5 ไร จรงๆ แลวอาจจะอยเพยงบรเวณใดๆ บรเวณหนง

ของนาขาวทมนาอยเทานน

– วธการประเมนคาความหนาแนนของประชากร :• การนบโดยตรง (direct count) นยมนบในสตวใหญ จากการถายภาพ นบจานวนพช ใชไดดกบสงมชวตทมการเคลอนทไมมากนก

• การสมตวอยาง (quadrat sampling and transect sampling) ใชไดดกบสงมชวตทคอนขางอยกบทหรอพช

• การทาเครองหมายและจบกลบคน (mark and recapture techniques) นยมกบสตวทมการเคลอนทไปมามาก รวมทงสตวทจบนนจะตองเขาไปสกลม และโอกาสทจะถกจบจะตองเทาๆกบสตวทไมไดทาเครองหมาย

P = (T2/M2) M1T2 = จานวนสตวทจบไดหลงปลอยตวททาเครองหมายเขากลม M1 = จานวนสตวทจบมาทาเครองหมายM2 = จานวนสตวทมเครองหมายจากจานวน T2 P = ประชากรทตองการทราบ

Intraspecific relationship•Competition•Communication•Social interaction

ทาไมสงมชวตจงมรปแบบการ

กระจายตวทแตกตางกน?

Dispersion :

รปแบบการกระจายตวของประชากร

1. การรวมกลม (Clumped)- พบมากทสด- สงแวดลอมไมสมาเสมอ

2. สมาเสมอ (Uniform)- พบไมบอย- การแกงแยงรนแรง

3. อสระ (Random)- คอนขางหายาก- สงแวดลอมสมาเสมอ- การตอสไมรนแรง

A B C

มกไมคอยพบในสภาพธรรมชาตปกต

- ตวอยาง พชในกลม dipterocarp มการกระจายเมลดทกะจายออกไปอยางอสระดวย

แรงลม หรอแมงมมบางชนดมการกระจายตวของตวออนโดยอาศยลม

พบมากในประชากรของสตวชนดตางๆ โดยจะอยอยางอสระภายในกลม เพอประโยชนในการดารงชวตเชน หาอาหาร สบพนธ หรอปองกนตว

- ตวอยาง ดวงขควายในกองมลชาง กงกอใตขอนไมผ

A B C

พบมากในบรเวณทมการแกงแยงทรพยากรกนสง

มากๆ - ตวอยาง เพรยงหนบนกอนหน นกทะเลทารงตามหนาผาสง หรอพชในทะเลทรายสรางสารเคมออกมายบยงพชตนอนโดยออกมาตามราก

- จดประสงคเพอใหสงมชวตมโอกาสอยรอดเทาเทยมกน

A B C

• อตราสวนเพศและโครงสรางอาย

- อตราสวนเพศของสงมชวตชนดตางๆมกจะ

แตกตางกนออกไป อาจจะขนกบพนธกรรมของสงมชวตนนเองหรออาจจะขนกบสภาพแวดลอมกได

Sex ratio and Age structure :

Mammals ทวไปในระยะแรกฟกตวมกมอตราการเกดเพศผตอเพศเมยประมาณ 1:1แตเมอถงวยทสตวสามารถผสมพนธได อตราสวนเพศจะผนแปรไปจากคาเมอแรกเกดมากขน เชน- ลง สวนใหญจะมเพศเมยมากกวาเพศผ 2:1- เปดหางแหลม มเพศผมากกวาเพศเมย 5:1

Invertebrates แลวแตชนดของสตว- หมกกระดอง จะมเพศเมยมากกวาเพศผ 1.3:1

Sex ratio :

• ภายในประชากรหนงๆจะประกอบดวยสมาชกทมอายแตกตางกนจาแนกไดเปน 3 ระยะคอ

1. ระยะกอนสบพนธ (Pre-reproductive stage)

2. ระยะสบพนธ (Reproductive stage)

3. ระยะหลงสบพนธ (Post-reproductive stage)

Age structure :

• ถาแบงประชากรตามตามชนอาย (age class) สามารถเขยนปรามดอาย (age pyramid) ไดเปน 3 รปแบบดวยกนคอ1. มระยะกอนสบพนธมาก มแนวโนมเพมจานวนสมาชกในอนาคต

2. ทงสามระยะเปนสดสวนกน ประชากรมแนวโนมทสมดล จานวนประชากรคอนขางคงท3. มระยะหลงสบพนธมากกวาระยะกอนสบพนธ มแนวโนมทจะลดจานวนสมาชกในอนาคต

Age-structure pyramids% increase: 2.1% 0.6% 0.0%

Bellingham age-structure pyramid

6,380,568,277 (15/7/04)

• กราฟการอยรอด คอกราฟแสดงความสมพนธระหวางอตราการอยรอดของสมาชกในชวงอาย

ตางๆกบเปอรเซนตของผรอดชวตในชวงอายนนๆ

Survivorship curve:

Type I : อายนอยอตราการตายตา และสงมากขนเมออายมาก

Type II : อตราการอยรอดคงทตลอดอายขย

Type III : ตอนตนมอตราการตายสงมาก

I II or III?ชาง ไฮดรา ไสเดอนดน ปลา กงกา วาฬ กง พชลมลก

ชวประวตเกยวกบการสบพนธ

ลกษณะเฉพาะของสงมชวตแตละตวทมผลตอการเพม/

ลดขนาดประชากรคอ ชวประวต (Life history)

ความถในการมลก (Frequency of Breeding)- Semelparity- Iteroparity

จานวนลกทออกในแตละครง (Clutch size)การเรมมลกเรวหรอชา (Age at First Breeding)

การเตบโตของประชากร (Population Growth)

พลศาสตรประชากร (Population Dynamics)เปนการศกษาเกยวกบการเปลยนแปลงขนาดของประชากร ไมวาจะเพมขนหรอลดลง รวมไปถงปจจยทงหลายทเกยวของ

การเตบโตชวงเวลาหนง = จานวนเกดหรออพยพเขาลบดวยจานวนตายหรออพยพออกชวงนน

การเพมขนาดประชากร

• ประชากรเปนหนวยของสงมชวตทสามารถ

เปลยนแปลงไดตลอดเวลา • ในชวงเวลาหนงทสภาพแวดลอมอานวย การเพมประชากรจะเพมอยางรวดเรวและเมอถงจดอมตว

เพราะสภาพแวดลอมไมเหมาะสมจากเดม ประชากรจะลดลงอยางรวดเรว และอาจฟนสภาพเดมไดอกถาสภาพแวดลอมสามารถสนบสนนการ

เจรญเตบโตไดใหม

• สงมชวตจะสามารถผลตลกหลานไดมากกวาจานวนท

เปนจรงอยมาก แตจะมจานวนทสามารถกลายเปนระยะตวออนนอยกวาทสามารถผลตไดเสมอ สวนใหญจะเปน

เพราะสภาพแวดลอมไมเหมาะสม

- ตวอยาง ปลาสามารถวางไขไดเปนหมนฟองแตจะสามารถฟกเปนตวไดประมาณ 3 %- หนสามารถผลตไขได 10 ฟองทก 5 วน แตมเพยง 2-3 ฟองทไดรบการผสมและเจรญเตบโตเปนตวออนได

- คนสามารถตกไขไดประมาณ 400 ฟองและสามารถมลกไดสงสดประมาณ 25 คน

รปแบบการเจรญเตบโตของประชากร

• แบงได 3 ลกษณะดวยกนคอ

1. Exponential growth เปนการเจรญเตบโตของประชากร

ในทางทฤษฎ ไมมการควบคมโดยปจจยจากด เสนกราฟการเจรญเตบโตจะเปนรปตวเจ (J-shape) มการเจรญเตบโตแบบ

ทวคณ พบไดในมนษยเทานน

สมการการเจรญเตบโตของประชากรในลกษณะ exponential growth คอdN = r N r = อตราการเพมจานวนประชากรdt N = ขนาดประชากร

dN/dt = จานวนสมช.ทเพมขน/ชวงเวลาท กาหนด

• ถาคา r ตดลบหมายความวาประชากรจะลดจานวนลง

• ถาคา r เทากบศนยหมายความวาประชากรจะคงท

• ถา r มคามากหมายความวาอตราการเพมประชากรจะมาก

ดวย

reindeer slide

Reindeer on the Pribalof Islands, Bering Sea

• Exponential growth ไมไดเกดไปตลอด ถาสภาพแวดลอมไมเหมาะสม อตราการเพมประชากรสามารถลดลงได

2. Logistic or sigmoid growth เปนการเจรญเตบโตของ

ประชากรเปนรปตวเอส (S-shape) โดยมปจจยจากดชวยควบคมจานวนประชากรสงสดใหอยในระดบคงท และจานวนประชากรจะอยในระดบนเปนเวลานาน

สมการการเจรญเตบโตของประชากรในลกษณะ logistic growth คอR = dN = r N (K-N) (Volterra’s equation)

dt KN = ขนาดประชากร r = อตราการเพมจานวนประชากรdN/dt = จานวนสมช.ทเพมขน/ชวงเวลาทกาหนดK = ระดบสมดลของธรรมชาตทสามารถรบจานวน

ประชากรไดสงสด ทาใหระดบประชากรมคาคงทR = อตราการเพมของประชากรในระยะเวลาหนง

Logistic growth• ในทกๆประชากรจะมปจจยจากดททาใหประชากรไมสามารถเพม

จานวนแบบ exponential growth ได• ระดบสมดล ( carrying capacity หรอ K) คอ ระดบทมอตราการเจรญเตบโตเทากบศนยหรอใกลเคยงศนย

- คา K ของประชากรสมช.ชนดเดยวกนสามารถแตกตางกนไดตามสภาพแวดลอมและถนอาศย

• ถา N มคานอยกวา K แสดงวาอตราการเพมประชากร (R) จะสง

• คา R จะลดลงเรอยๆเมอ N เขาใกล K• ถา N = K จะทาให R = 0 หรอไมม

การเพมของประชากร

K-selected species & R- selected species

• K-selection – life history traits dictated by density-dependency

• r-seleciton – Life history traits dictated by low density, high reproduction

ลกษณะเปรยบเทยบ R-selected sp. K-selected sp.

สภาพแวดลอมทอยอาศย แปรผนสง แปรผนตา

การเตบโตเปนตวเตมวย เวลาสน เวลานาน

อายขย สน ยาว

อตราการตาย มกจะสง ปกตตา

จานวนลกทออกในแตละครง มาก นอย

จานวนลกทออกตลอดชวต ปกต 1 ครง มกจะมหลายครง

เวลาทเรมมลกครงแรก เรว ชา

ขนาดของลกหรอไข เลก ใหญ

การเลยงดจากพอแม ไมม มมาก

3. Irregular growth เปนการเจรญเตบโตไปใน

ทศทางเดยวกบ logistic growth แตจะมการโตแบบขนบนได อาจจะเปนเพราะวาสภาพแวดลอมมการเปลยนกลบไปมาอยางรนแรง

ปจจยหลก (Key factor) และความหนาแนนของประชากร

• ปจจยหลก คอปจจยทคอยควบคมขนาดของประชากรไมใหมมากเกนไป

• สามารถแบงปจจยหลกทเกยวของกบความหนาแนนของ

ประชากรได 2 ลกษณะคอ

ปจจยทมอทธพลตอขนาดประชากร

(Population Limiting factor)

1. ปจจยทไมขนกบความหนาแนนของประชากร (density independent factor) คอปจจยททาใหจานวนประชากรลดลงในอตราคงท ไมเกยวกบขนาดของประชากร และมผลตอประชากรเทาเทยมกน - ภมอากาศทเปลยนแปลงอยางฉบพลน- ภยธรรมชาตตางๆ - สารฆาแมลง

2. ปจจยทขนกบความหนาแนนของประชากร (density dependent factor) คอปจจยททาใหจานวนประชากรลดลงในอตราสวนทเพมขน เมอความหนาแนนของประชากรเพมขน มผลสมพนธกบความหนาแนนของประชากรทเปลยนแปลงไป โดยมกไปลดอตราการเกดและเพมอตราการตาย - การแกงแยงอาหารและนา- ผลา ตวหา ตวเบยน - โรคระบาด - ขนาดของทอยอาศย

PredationPredationFood shortage in Food shortage in winterwinter

Prey availabilityPrey availability

Population limiting – Boom-and-bust cycles

การอพยพยายถน (Migration)

• เปนการอพยพของประชากร

สวนใหญหรอทงหมดเพอเดน

ทางไกล

• มเสนทางอพยพและเวลาการ

เดนทางไปกลบทคอนขาง

แนนอน

• เสนทางอพยพมกอยในแนว

เหนอ-ใต

• สาเหตทเกดการอพยพยายถนมดวยกน 2 ประการหลกคอ1. สภาพแวดลอมเปลยนแปลงตามฤดกาล2. มการแกงแยงทรพยากรสง จงตองอพยพไปหาทอยใหม

• ผลดของการอพยพยายถนคอ - สามารถรกษาระดบประชากรใหอยในระดบสมดลไดดกวาพวกทไมอพยพ เพราะมแหลงอาหารใหมทเหมาะสมกวา- เพมโอกาสในการแลกเปลยนพนธกรรมกบประชากรอน ปองกนการเกดเลอดชด (inbreeding)

ผเสอโมนาช (Danaus plexxippus) ในทวปอเมรกาสามารถอพยพไดไกลกวา 3,000 กโลเมตร

Brown plant hopper

Mirid bug

ดดแปลงจากสอประกอบการสอน อ.อภสทธ ทพยอกษร คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร