Биологический экспоненциальный рост

Биологический экспоненциальный рост — это неограниченный рост популяции организмов , происходящий, когда ресурсы в среде его обитания неограниченны. Экспоненциальный рост чаще всего проявляется у видов, которые размножаются быстро и бесполым путем, например у бактерий . Экспоненциальный рост интуитивно понятен из того факта, что каждый организм может делиться и производить две копии самого себя. Каждая бактерия-потомок может сама делиться, снова удваивая размер популяции. Бактерия Escherichia coli в оптимальных условиях может делиться до двух раз в час. Без ограничений колония покроет поверхность Земли менее чем за день. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Если в гипотетической популяции размером N коэффициент рождаемости (на душу населения) представлен как b , а уровень смертности (на душу населения) как d , то увеличение или уменьшение N в течение периода времени t будет равно

${\frac {dN}{dt}}=(b-d)N$

(bd) называется «собственной скоростью естественного прироста» и представляет собой очень важный параметр, выбранный для оценки воздействия любого биотического или абиотического фактора на рост населения. ^{[ 3 ]}

Наличие ресурсов имеет важное значение для беспрепятственного роста населения. В идеале, когда ресурсы среды обитания безграничны, каждый вид может полностью реализовать свой врожденный потенциал роста численности, как заметил Чарльз Дарвин , разрабатывая свою теорию естественного отбора . Любой вид, растущий в геометрической прогрессии в условиях неограниченных ресурсов, может достичь огромной плотности популяции за короткое время . Дарвин показал, как даже такое медленно растущее животное, как слон, теоретически могло бы достичь огромной популяции, если бы в его среде обитания существовали неограниченные ресурсы для его роста. ^{[ 4 ]} Это нереально практически во всех ситуациях (за исключением, например, лаборатории); просто существует конечное количество всего необходимого для жизни, и особи в популяции будут конкурировать со своими или другими видами за эти ограниченные ресурсы. ^{[ 5 ]} По мере того, как численность населения приближается к своей пропускной способности , темпы роста снижаются, и тенденция численности населения становится логистической . ^{[ 6 ]}

Как только пропускная способность, или K, учитывается для учета конечных ресурсов, за которые население будет конкурировать в окружающей среде, вышеупомянутое уравнение принимает следующий вид:

${\frac {dN}{dt}}=r_{max}{\frac {dN}{dt}}=r_{max}N{\frac {K-N}{K}}$

График этого уравнения образует S-образную кривую, которая демонстрирует, что первоначальный рост населения является экспоненциальным из-за обилия ресурсов и отсутствия конкуренции. Поскольку ресурсы становятся более ограниченными, темпы роста замедляются, и в конечном итоге, как только темпы роста достигнут несущей способности окружающей среды, численность населения начнет снижаться. ^{[ 6 ]} Эта S-образная кривая, наблюдаемая при логистическом росте, является более точной моделью, чем экспоненциальный рост, для наблюдения за реальным ростом популяции организмов. ^{[ 5 ]}

См. также

Ссылки

^ «Экспоненциальный и логистический рост» . Ханская академия . Проверено 15 января 2022 г.
^ Марр, А.Г. (июнь 1991 г.). «Темпы роста Escherichia coli» . Микробиологические обзоры . 55 (2): 316–333. дои : 10.1128/мр.55.2.316-333.1991 . ПМЦ 372817 . ПМИД 1886524 .
^ Рожь, Конни; Мудрый, Роберт; Жруковский, Владимир; ДеСэ, Жан; Чой, Юнг; Ависар, Яэль (21 октября 2016 г.). Биология . Хьюстон, Техас: OpenStax . Проверено 15 января 2022 г.
^ «3.5: Слоны Дарвина» . Свободные тексты по биологии . 07.09.2019 . Проверено 30 ноября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б «4.2 Рост и регулирование населения | Экологическая биология» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 30 ноября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Рожь, Конни; Мудрый, Роберт; Жруковский, Владимир; ДеСэ, Жан; Чой, Юнг; Ависар, Яэль (21 октября 2016 г.). Биология . Хьюстон, Техас: OpenStax . Проверено 15 января 2022 г.

Источники

Зоология Джона А. Миллера и Стивена Б. Харли, 4-е издание

Внешние ссылки

«Введение в рост населения» . Санни Б. Снайдер (Сельскохозяйственный колледж Калифорнийского государственного университета, Чико) и Джейкоб Н. Бримлоу (Сельскохозяйственный колледж Калифорнийского государственного университета, Чико) . Библиотека естественного образования, 2013.

[1] «Экспоненциальный и логистический рост» . Ханская академия . Проверено 15 января 2022 г.

[2] Марр, А.Г. (июнь 1991 г.). «Темпы роста Escherichia coli» . Микробиологические обзоры . 55 (2): 316–333. дои : 10.1128/мр.55.2.316-333.1991 . ПМЦ 372817 . ПМИД 1886524 .

[3] Рожь, Конни; Мудрый, Роберт; Жруковский, Владимир; ДеСэ, Жан; Чой, Юнг; Ависар, Яэль (21 октября 2016 г.). Биология . Хьюстон, Техас: OpenStax . Проверено 15 января 2022 г.

[4] «3.5: Слоны Дарвина» . Свободные тексты по биологии . 07.09.2019 . Проверено 30 ноября 2022 г.

[:0-5] Jump up to: ^а ^б «4.2 Рост и регулирование населения | Экологическая биология» . Courses.lumenlearning.com . Проверено 30 ноября 2022 г.

[:1-6] Jump up to: ^а ^б Рожь, Конни; Мудрый, Роберт; Жруковский, Владимир; ДеСэ, Жан; Чой, Юнг; Ависар, Яэль (21 октября 2016 г.). Биология . Хьюстон, Техас: OpenStax . Проверено 15 января 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]