Popülasyon Demografisi ve Dinamikleri: Canlı Popülasyonları Nasıl Büyüyor, Nasıl Küçülüyor?

Popülasyonlar, dinamik varlıklardır. Büyüklükleri ve kompozisyonları, çevredeki mevsimsel ve yıllık değişiklikler, orman yangınları ve volkanik patlamalar gibi doğal afetler ve tür içi/dışı kaynak rekabeti dahil olmak üzere birçok faktörün etkisiyle dalgalanır. Popülasyonları tanımlamak ve ne tür değişikliklere uğradıklarını bulgulamak amacıyla tasarlanan bir dizi matematiksel araç ile popülasyonları istatistik çerçevesinde inceleyen alana demografi adı verilmiştir.

Bu matematiksel araçların çoğu insan popülasyonlarını incelemek üzere geliştirilmiştir. Örneğin bir popülasyondaki bireylerin yaşam beklentilerine yönelik detaylı bilgi veren yaşam tabloları, başlangıçta hayat sigortası şirketleri tarafından sigorta tarifelerini belirlemek amacıyla geliştirilmiştir. Buna bağlı olarak "demografi" terimi, bazen yalnızca insan popülasyonlarının incelenmesi olarak anlaşılsa da demografi araçları, yaşayan tüm popülasyonları incelemek amacıyla kullanılabilmektedir.

Popülasyon Boyutu ve Yoğunluğu

Popülasyonlar, popülasyon büyüklükleri (toplam birey sayısı) ve popülasyon yoğunlukları (birim alan başına düşen birey sayısı) ile karakterize edilir. Bir popülasyonda yoğun ya da seyrek dağılmış çok sayıda birey olabilir; bununla beraber bir bölgede yoğun veya çok seyrek dağılmış az sayıda bireye sahip popülasyonlar da bulunabilmektedir. Popülasyon büyüklüğü, popülasyonun içerdiği genetik varyasyon miktarıyla doğrudan ilişkilidir ve bu çerçevede popülasyonun adaptasyon potansiyelini etkileyebilmektedir. Yoğunluk ise besin rekabeti ve bireylerin eş bulma yeteneği gibi popülasyon içi etkileşimler üzerinde etkilere sahiptir. Daha küçük organizmalar, daha büyük organizmalara göre daha yoğun dağılma eğilimindedir.

Libre Texts

Popülasyondaki Birey Sayısının Tespiti

Popülasyon büyüklüğünü belirlemenin en doğru yolu, tüm bireyleri saymaktır. Bununla beraber bu yöntem, genellikle lojistik veya ekonomik olarak masraflıdır ve kapsam arttıkça uygulanabilirliği düşmektedir. Bilim insanları da bu sebeple her habitatın temsil değeri bulunan bir bölümünü örneklem olarak alır ve bu örneklem çerçevesinde ulaştıkları sonuçları popülasyonun tamamına uyarlama yoluyla incelemelerde bulunur.

Popülasyonların boyut ve yoğunluğunu belirlemek amacıyla kullanılan örneklem yöntemleri genellikle incelenen organizmanın özelliklerine göre yapılandırılır. Bitkiler gibi hareket etmeyen organizmalar veya çok küçük ve yavaş hareket eden organizmalar için tahta, plastik veya metalden yapılmış ve habitatın farklı noktalarına yerleştirilen kareler, yani kuadratlar kullanılabilir. Kuadratlı sayım yöntemi ile doğru nüfus boyutu ve yoğunluğu tahminlerinde bulunabilmek için yeterli sayıda kuadratın habitat içinde rastgele yerlere yerleştirilmesi ve içeriklerinin sayılması gerekir. Bu bağlamda habitata yerleştirilecek kuadrat sayısı ve boyutu, incelenen organizmanın türü ve dağılım şekli göz önünde bulundurularak belirlenmelidir.

Memeliler gibi daha küçük hareketli organizmalar için genellikle yakala - tekrar yakala adı verilen bir teknik kullanılır. Bu teknik, yakalanan hayvanların işaretlenmesini ve popülasyonun geri kalanıyla karışması için çevreye geri salınmasını içerir. Bu "yakalamadan" sonra bir örneklem daha "yakalanır" ve bilim insanları, yeni yakaladıkları örneklemde daha önceden yakaladıkları ve işaretledikleri hayvanları sayar. Bu noktada popülasyon ölçümünü mümkün kılan varsayım şu şekildedir: Popülasyon boyutu arttıkça ikinci defa yakalanan (işaretli) bireylerin sayısı daha az olacaktır. Örneğin ilk etapta 80 tarla faresinin yakalandığı ve işaretlendiği; ikinci etapta ise 100 tarla faresinin yakalandığı ve yakalanan farelerden yalnızca 20'sinin işaretli olduğu bir durumda popülasyon boyutu (N) şu şekilde hesaplanır:

$\frac{ilketaptayakalananfareler\times ikincietaptayakalananfaresayısı}{ikincietaptayakalananişaretlifaresayısı}=N$

Örneğimizde popülasyon sayısı 400 olarak hesaplanmaktadır:

$\frac{80\times 100}{20}=400$

Bununla beraber gerçek popülasyon boyutu hatalı ölçüm olasılığı ve örneklem yöntemlerinden kaynaklanan yanlılıklar nedeniyle bir miktar farklı olabilir.

Tür Dağılımı

Yoğunluk ölçümlerine ek olarak bir popülasyonun yayılım alanı içindeki dağılımı da ilgili popülasyon hakkında değerli bilgiler içerir. Bir habitat içinde yer alan bir türün bireylerinin belirli bir zamanda dağılımına tür dağılım örüntüsü adı verilir. Tür dağılımları, geniş dağılım örüntü kategorileri ile sınıflandırılmakta ve takip edilmektedir.

Bir popülasyon içindeki bireyler rastgele dağılmış, gruplaşmış veya görece eşit aralıklarla bölünmüş olabilir. Bunlar sırasıyla rastgele, kümeli ve düzenli (tekdüze) dağılım modelleri olarak bilinir. Farklı dağılımlar, incelenen türlerin biyolojisinin önemli yönlerini yansıtır ve popülasyon büyüklüklerini tahmin etmek için gereken matematiksel yöntemleri de etkiler:

• Rastgele dağılıma örnek olarak karahindiba ve tohumları rüzgarla dağılan ve uygun ortamlarda düştükleri her yerde çimlenen diğer bitkiler verilebilir.
• Kümeli dağılım, meşe ağaçları gibi tohumlarını doğrudan yere bırakan bitkilerde; balık ve fil sürüleri gibi sosyal gruplar halinde yaşayan hayvanlarda görülebilir.
• Düzenli dağılım ise adaçayı gibi yakınındaki bireylerin büyümesini engelleyen maddeler salgılayan bitkilerde ve yuvalama amacıyla belirli bir bölgeyi koruyan penguenler gibi kendi bölgesini savunan hayvan türlerinde gözlemlenmektedir. Bu türlere ait her bir bireyin bölgesini savunmaya yönelik davranışları, habitatın benzer büyüklükteki bölgelere ayrılmasına sebep olur. Böylesi bir ayrım da düzenli bir dağılım modelini meydana getirir.

Bu bilgilerden de anlaşılabileceği gibi, bir popülasyon içindeki bireylerin dağılımı, popülasyonu oluşturan bireylerin birbirleriyle nasıl etkileşimde bulundukları hakkında basit bir yoğunluk ölçümünden daha fazla bilgi sağlamaktadır. Örneğin düşük yoğunluklu dağılım gösteren türler de, rastgele bir dağılıma sahip soliter türler de kümelenmiş/sosyal türlere kıyasla eş bulmakta daha fazla zorluk çeker.

(a) Rosendahl; (b) R. Wood; (c) B. Tubby

Demografi

Popülasyon boyutu ve yoğunluğu, bir popülasyonun belirli bir zamanda mevcut durumunu tanımlar. Doğum oranı, ölüm oranı ve ortalama yaşam süresi gibi popülasyon dinamikleri ise zaman içinde popülasyon değişimlerini konu alan demografi alanının konusudur. Popülasyon dinamikleri, genellikle bir hayat tablosu aracılığıyla sunulmaktadır.

Hayat Tablosu

Hayat tabloları, bir organizmanın yaşam öyküsü ve bireylerin ortalama yaşam süresi hakkında önemli bilgiler sağlar. Bu tablolar, insanlarda ortalama yaşam süresini belirlemek amacıyla sigortacılık endüstrisi tarafından aktüeryal tablolar temel alınarak modellenmiş ve oluşturulmuştur.

Hayat tabloları ile örneğin bir popülasyondaki tüm yaş gruplarına ait bireylerin bir sonraki doğum gününden önce ölme olasılıkları, yaşayan bireylerin hangi yaş aralığında öleceği bilgisi (ölüm oranları ve her aralıktaki ortalama yaşam süresi) hesaplanabilmektedir.

Libre Texts

Yukarıdaki tabloda Kuzey Amerika'nın kuzeybatısı bölgesine özgü bir tür olan Dall yaban koyunları üzerine yapılan bir çalışmadan alınmış bir hayat tablosu örneği gösterilmektedir. Popülasyonun A sütununda yaş aralıklarına bölündüğüne dikkat ediniz. D sütununda gösterilen bin koyun başına ölüm oranı; B sütununda görebileceğiniz, belirli aralıklarda ölen bireylerin sayısının, aralığın başındaki yaşta hayatta olan bireylerin sayısına (C sütunu) bölünmesine ve bin ile çarpılmasına dayanmaktadır.

$\ddot{o}l\ddot{u}moranı=\frac{\ddot{o}lenbireysayısı}{yaşayanbireysayısı}\times 1000$

Örneğin üç ve dört yaşları arasında deney başındaki bin koyundan kalan 776'sının 12'si ölmektedir. Bu sayı da bin ile çarpılarak bin koyun başına ölüm oranı hesaplanmaktadır.

$\ddot{o}l\ddot{u}moranı=\frac{12}{776}\times 1000\approx 15.5$

D sütununda verilen ölüm oranı verilerinde, koyunlarda altı aylık ile bir yaş arasındaki dönemde yüksek bir ölüm oranı görülmektedir. Bu ölüm oranı 8-12 yaş aralığında daha da artmakta; hayatta kalan koyunların sayısı giderek azalmaktadır. Bu yaban koyunlarına yönelik veriler, koyunların bir yaşını doldurabilmesi takdirinde ortalama 7.7 yıl daha yaşayabileceğini göstermektedir.^[1]

Hayatta Kalma Eğrileri

Popülasyon ekologları tarafından kullanılan bir başka araç da, tüm yaş aralıklarında hayatta kalan bireylerin sayısının zaman tabanlı grafiği, yani hayatta kalma eğrisidir. Bu eğriler, farklı popülasyonların hayat öykülerini karşılaştırmamıza olanak sağlar. Üç tür hayatta kalma eğrisi vardır.

• Tip 1 eğrilerde ölüm oranı ilk ve orta yıllarda düşüktür ve popülasyon, çoğunlukla yaşlı bireyler içerir. Bu eğriyi sergileyen organizmalar tipik olarak az sayıda yavru üretir ve yavrularına iyi bakarak hayatta kalma olasılıklarını artırır. İnsanlar ve memelilerin çoğu tip I hayatta kalma eğrisi sergiler.
• Tip 2 eğrilerde ölüm oranı tüm yaşam süresi boyunca görece sabittir ve ölümün yaşam süresinin herhangi bir noktasında meydana gelme olasılığı eşittir. Birçok kuş popülasyonu orta veya tip II hayatta kalma eğrisi sergilemektedir.
• Tip 3 eğrilerde en yüksek ölüm oranı erken yaşlarda görülmektedir; ancak yaşını almış bireylerin ölüm oranı çok daha düşüktür. Tip III organizmalar tipik olarak çok sayıda yavru üretir, yavrularına hiç bakmaz veya çok az bakar. Ağaçlar ve deniz omurgasızları tip III hayatta kalma eğrisi sergiler; zira bu organizmaların çok azı genç yaşlarında ölümden kaçabilmektedir. Bununla beraber yaşlılığa erişen organizmaların görece uzun bir süre hayatta kalma olasılığı çok daha yüksektir.

Libre Texts

Özet

Belirli bir habitatta yaşayan bir türün bireyleri anlamına gelen popülasyonlar dinamik yapılardır; boyutu ve özellikleri mevsimsel değişikliklerden, doğal afetlerden ve tür içi/türler arası rekabetten etkilenmektedir.

Popülasyonların bu özelliklerini istatistiği temel alan bir bilim olan demografi çalışmaktadır. Demografi alanında kullanılan birçok araç, insan popülasyonları temel alınarak tasarlanmıştır.

Bir habitatta yaşayan küçük ve görece hareketsiz tür popülasyonları kuadrat adı verilen metal, plastik veya ahşap karelerin habitata aralıklarla rastgele yerleştirmesi yoluyla; memeliler gibi hareketli tür popülasyonları ise yakala - tekrar yakala yöntemiyle ölçülebilir.

Bir türün dağılım örüntüsü birçok faktör tarafından belirlenmektedir. Türler habitat içinde rastgele, kümeli veya düzenli dağılımda olabilir. Örneğin karahindibalar tohumlarını rüzgara saçarak çoğalmaları sebebiyle rastgele; filler gruplar halinde yaşadığı için kümeli; penguenler ise bölgelerini koruyan kuşlar olmaları sebebiyle düzenli dağılım gösterme eğilimindedir.

Demografi bağlamında hayat tabloları ve hayatta kalma eğrileri ise bir popülasyonun doğum ve ölüm oranları çerçevesinde ortalama yaşam süresinin hesaplanmasında ve popülasyon genelinin yaş aralıklarında yaşam ve ölüm risklerinin belirlenmesinde kullanılmaktadır.