మన జీవించే ప్రపంచం మనోహరంగా వైవిధ్యంగా మరియు అద్భుతంగా సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది. వివిధ స్థాయిల జీవసంబంధమైన సంస్థలు–మాక్రోమాలిక్యూల్స్, కణాలు, కణజాలాలు, అవయవాలు, వ్యక్తిగత జీవులు, జనాభా, సముదాయాలు, పర్యావరణ వ్యవస్థలు మరియు జీవావరణాలు వద్ద జరిగే ప్రక్రియలను పరిశోధించడం ద్వారా దాని సంక్లిష్టతను అర్థం చేసుకోవడానికి మనం ప్రయత్నించవచ్చు. జీవసంబంధమైన సంస్థ యొక్క ఏ స్థాయిలోనైనా మనం రెండు రకాల ప్రశ్నలు అడగవచ్చు - ఉదాహరణకు, తోటలో ఉదయం తెల్లవారుజామున బుల్బుల్ పాడుతున్నట్లు మనం విన్నప్పుడు, మనం అడగవచ్చు - ‘పక్షి ఎలా పాడుతుంది?’ లేదా, ‘పక్షి ఎందుకు పాడుతుంది?’ ‘ఎలా-రకం’ ప్రశ్నలు ప్రక్రియ వెనుక ఉన్న యాంత్రికతను కోరుతాయి, అయితే ‘ఎందుకు-రకం’ ప్రశ్నలు ప్రక్రియ యొక్క ప్రాముఖ్యతను కోరుతాయి. మన ఉదాహరణలో మొదటి ప్రశ్నకు, సమాధానం పక్షి యొక్క స్వరపేటిక మరియు వైబ్రేటింగ్ ఎముక యొక్క పనితీరు పరంగా ఉండవచ్చు, అయితే రెండవ ప్రశ్నకు సమాధానం పెంపక సీజన్లో తన జతతో కమ్యూనికేట్ చేసుకోవాల్సిన పక్షి యొక్క అవసరంలో ఉండవచ్చు. మీరు మీ చుట్టూ ఉన్న ప్రకృతిని శాస్త్రీయ మనస్తత్వంతో గమనించినప్పుడు, మీరు ఖచ్చితంగా రెండు రకాల అనేక ఆసక్తికరమైన ప్రశ్నలతో ముందుకు వస్తారు - రాత్రి వికసించే పువ్వులు సాధారణంగా తెలుపుగా ఎందుకు ఉంటాయి? తేనె ఏ పువ్వులో ఉందో తేనెటీగ ఎలా తెలుసుకుంటుంది? కాక్టస్కు ఎందుకు ఇన్ని ముళ్లు ఉంటాయి? చిక్ స్ప్యూర్స్ తన స్వంత తల్లిని ఎలా గుర్తిస్తుంది?, మరియు మొదలైనవి.

జీవుల మధ్య మరియు జీవి మరియు దాని భౌతిక (నిర్జీవ) పర్యావరణం మధ్య పరస్పర చర్యలను అధ్యయనం చేసే విషయం పరిసరాల శాస్త్రం (ఎకాలజీ) అని మీరు ఇప్పటికే మునుపటి తరగతుల్లో నేర్చుకున్నారు.

పరిసరాల శాస్త్రం ప్రాథమికంగా జీవసంబంధమైన సంస్థ యొక్క నాలుగు స్థాయిలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది - జీవులు, జనాభాలు, సముదాయాలు మరియు జీవావరణాలు. ఈ అధ్యాయంలో మనం జీవి మరియు జనాభా స్థాయిల వద్ద పరిసరాల శాస్త్రాన్ని అన్వేషిస్తాము.

13.1 జనాభాలు

13.1.1 జనాభా లక్షణాలు

ప్రకృతిలో, ఏ జాతి యొక్క వేరుచేయబడిన, ఒకే వ్యక్తిని మనం అరుదుగా కనుగొంటాము; వాటిలో మెజారిటీ స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన భౌగోళిక ప్రాంతంలో సమూహాల్లో నివసిస్తాయి, ఇలాంటి వనరులను పంచుకుంటాయి లేదా పోటీ పడతాయి, సంభావ్యంగా అంతర్జాతీయ సంకరణ చేస్తాయి మరియు అందువలన ఒక జనాభాను ఏర్పరుస్తాయి. అంతర్జాతీయ సంకరణ అనే పదం లైంగిక ప్రత్యుత్పత్తిని సూచించినప్పటికీ, అలైంగిక ప్రత్యుత్పత్తి నుండి కూడా ఏర్పడిన వ్యక్తుల సమూహం కూడా పరిసరాల అధ్యయనాల ప్రయోజనం కోసం సాధారణంగా జనాభాగా పరిగణించబడుతుంది. ఒక ఆర్ద్రభూమిలోని అన్ని కార్మోరెంట్లు, విడిచిపెట్టబడిన నివాసంలో ఎలుకలు, అడవి ప్రాంతంలోని టీక్వుడ్ చెట్లు, కల్చర్ ప్లేట్లోని బ్యాక్టీరియా మరియు చెరువులోని తామర మొక్కలు, జనాభా యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలు. మునుపటి అధ్యాయాలలో మీరు నేర్చుకున్నది ఏమిటంటే, ఒక వ్యక్తిగత జీవి మారిన పర్యావరణానికి సరిపోవాల్సినది అయినప్పటికీ, కావలసిన లక్షణాలను పరిణామం చెందడానికి సహజ ఎంపిక పనిచేసేది జనాభా స్థాయిలోనే. అందువల్ల, జనాభా పరిసరాల శాస్త్రం ఒక ముఖ్యమైన ప్రాంతం ఎందుకంటే ఇది పరిసరాల శాస్త్రాన్ని జనాభా జన్యుశాస్త్రం మరియు పరిణామంతో అనుసంధానిస్తుంది.

ఒక జనాభాకు కొన్ని లక్షణాలు ఉంటాయి, అయితే, ఒక వ్యక్తిగత జీవికి ఉండవు. ఒక వ్యక్తికి జననాలు మరియు మరణాలు ఉండవచ్చు, కానీ జనాభాకు జనన రేట్లు మరియు మరణ రేట్లు ఉంటాయి. ఒక జనాభాలో ఈ రేట్లు తలసరి జననాలు మరియు మరణాలను సూచిస్తాయి. అందువల్ల, వ్యక్తపరచబడిన రేట్లు జనాభా సభ్యులకు సంబంధించి సంఖ్యలలో మార్పు (పెరుగుదల లేదా తగ్గుదల). ఇక్కడ ఒక ఉదాహరణ ఉంది. ఒక చెరువులో గత సంవత్సరం 20 తామర మొక్కలు ఉండి, ప్రత్యుత్పత్తి ద్వారా 8 కొత్త మొక్కలు జోడించబడి, ప్రస్తుత జనాభా 28కి చేరుకుంటే, మనం జనన రేటును 8/20 = సంవత్సరానికి తామరకు 0.4 సంతానంగా లెక్కిస్తాము. 40 ఫ్రూట్ఫ్లైల ప్రయోగశాల జనాభాలో 4 వ్యక్తులు ఒక నిర్దిష్ట సమయ విరామంలో, ఒక వారం అనుకుందాం, మరణించినట్లయితే, ఆ కాలంలో జనాభాలో మరణ రేటు 4/40 = వారానికి ఫ్రూట్ఫ్లైకి 0.1 వ్యక్తులు.

జనాభా యొక్క మరొక లక్షణం లింగ నిష్పత్తి. ఒక వ్యక్తి గాని మగవాడు లేదా ఆడవాడు, కానీ జనాభాకు లింగ నిష్పత్తి ఉంటుంది (ఉదా., జనాభాలో 60 శాతం మహిళలు మరియు 40 శాతం పురుషులు).

ఏదైనా ఇచ్చిన సమయంలో ఒక జనాభా వివిధ వయసుల వ్యక్తులతో కూడి ఉంటుంది. వయసు పంపిణీ (ఇచ్చిన వయసు లేదా వయసు సమూహం యొక్క శాతం వ్యక్తులు) జనాభా కోసం ప్లాట్ చేయబడితే, ఫలితంగా వచ్చే నిర్మాణాన్ని వయసు పిరమిడ్ అంటారు (చిత్రం 13.4). మానవ జనాభా కోసం, వయసు పిరమిడ్లు సాధారణంగా రేఖాచిత్రంలో పురుషులు మరియు మహిళల వయసు పంపిణీని చూపుతాయి. పిరమిడ్ల ఆకారం జనాభా యొక్క వృద్ధి స్థితిని ప్రతిబింబిస్తుంది - (ఎ) అది పెరుగుతోందా, (బి) స్థిరంగా ఉందా లేదా (సి) తగ్గుతోందా.

చిత్రం 13.1 మానవ జనాభా కోసం వయసు పిరమిడ్ల ప్రాతినిధ్యం

జనాభా పరిమాణం దాని నివాస స్థలంలో దాని స్థితి గురించి మాకు చాలా చెబుతుంది. మనం ఒక జనాభాలో ఏ పర్యావరణ ప్రక్రియలను పరిశోధించాలనుకున్నా, అది మరొక జాతితో పోటీ ఫలితం, శికారి ప్రభావం లేదా పురుగుమందు అప్లికేషన్ ప్రభావం అయినా, మనం ఎల్లప్పుడూ జనాభా పరిమాణంలో ఎలాంటి మార్పు పరంగా వాటిని మూల్యాంకనం చేస్తాము. ప్రకృతిలో పరిమాణం, <10 (ఏ సంవత్సరంలోనైనా భరత్పూర్ ఆర్ద్రభూములలో సైబీరియన్ క్రేన్లు) వంటి తక్కువగా ఉండవచ్చు లేదా మిలియన్లలోకి వెళ్లవచ్చు (చెరువులో క్లామిడోమోనాస్). జనాభా పరిమాణం, సాంకేతికంగా జనాభా సాంద్రత (Nగా నియమించబడింది), తప్పనిసరిగా సంఖ్యల్లో మాత్రమే కొలవాల్సిన అవసరం లేదు. మొత్తం సంఖ్య సాధారణంగా జనాభా సాంద్రతకు అత్యంత సరైన కొలత అయినప్పటికీ, ఇది కొన్ని సందర్భాల్లో అర్థంలేనిది లేదా నిర్ణయించడం కష్టం. ఒక ప్రాంతంలో, 200 క్యారెట్ గ్రాస్ (పార్థేనియం హిస్టెరోఫోరస్) మొక్కలు ఉంటే కానీ ఒకే ఒక పెద్ద బనియన్ చెట్టు పెద్ద కానోపీతో ఉంటే, బనియన్ జనాభా సాంద్రత క్యారెట్ గ్రాస్ కంటే తక్కువగా ఉందని చెప్పడం ఆ సముదాయంలో బనియన్ యొక్క అపారమైన పాత్రను తక్కువ అంచనా వేయడానికి సమానం. అలాంటి సందర్భాల్లో, శాతం కవరేజీ లేదా బయోమాస్ జనాభా పరిమాణానికి మరింత అర్థవంతమైన కొలత. జనాభా చాలా పెద్దదిగా ఉంటే మరియు లెక్కించడం అసాధ్యం లేదా చాలా సమయం తీసుకుంటే మొత్తం సంఖ్య మళ్లీ సులభంగా స్వీకరించదగిన కొలత కాదు. మీరు పెట్రీ డిష్లో బ్యాక్టీరియా యొక్క దట్టమైన ప్రయోగశాల కల్చర్ని కలిగి ఉంటే, దాని సాంద్రతను నివేదించడానికి ఉత్తమ కొలత ఏమిటి? కొన్నిసార్లు, కొన్ని పర్యావరణ పరిశోధనల కోసం, సంపూర్ణ జనాభా సాంద్రతలను తెలుసుకోవలసిన అవసరం లేదు; సాపేక్ష సాంద్రతలు సమానంగా ప్రయోజనం చేకూరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, ఒక ట్రాప్కు పట్టబడిన చేపల సంఖ్య సరస్సులో దాని మొత్తం జనాభా సాంద్రతకు సరిపోయే కొలత. మేము ఎక్కువగా వాటిని వాస్తవంగా లెక్కించకుండా లేదా చూడకుండా, పరోక్షంగా జనాభా పరిమాణాలను అంచనా వేయడానికి బాధ్యత వహిస్తాము. మన జాతీయ ఉద్యానవనాలు మరియు పులి సంరక్షణ కేంద్రాలలో పులి జనాభా లెక్క తరచుగా పుగ్ మార్కులు మరియు మల విసర్జన పెల్లెట్ల ఆధారంగా ఉంటుంది.

13.1.2 జనాభా వృద్ధి

ఏ జాతికైనా జనాభా పరిమాణం స్థిరమైన పరామితి కాదు. ఆహారం లభ్యత, శికారి ఒత్తిడి మరియు ప్రతికూల వాతావరణం వంటి వివిధ కారకాలపై ఆధారపడి, ఇది సమయంతో మారుతూ ఉంటుంది. వాస్తవానికి, జనాభా సాంద్రతలో ఈ మార్పులు జనాభాకు ఏమి జరుగుతుందో గురించి మాకు కొంత ఆలోచన ఇస్తాయి - అది వృద్ధి చెందుతోందా లేదా తగ్గుతోందా. ఏవైనా అంతిమ కారణాలు ఉండవచ్చు, ఇచ్చిన కాలంలో ఇచ్చిన నివాస స్థలంలో జనాభా సాంద్రత, నాలుగు ప్రాథమిక ప్రక్రియలలో మార్పుల కారణంగా హెచ్చుతగ్గులకు లోనవుతుంది, వాటిలో రెండు (జననం మరియు వలస) జనాభా సాంద్రత పెరగడానికి మరియు రెండు (మరణాలు మరియు వలస) తగ్గడానికి దోహదపడతాయి.

(i) జననం అనేది జనాభాలో ఇచ్చిన కాలంలో జరిగే జననాల సంఖ్యను సూచిస్తుంది, అవి ప్రారంభ సాంద్రతకు జోడించబడతాయి.

(ii) మరణాలు అనేది ఇచ్చిన కాలంలో జనాభాలో జరిగే మరణాల సంఖ్య.

(iii) వలస అనేది పరిగణనలోకి తీసుకున్న సమయంలో ఎక్కడి నుండైనా నివాస స్థలంలోకి వచ్చిన అదే జాతి యొక్క వ్యక్తుల సంఖ్య.

(iv) వలస అనేది పరిగణనలోకి తీసుకున్న సమయంలో నివాస స్థలాన్ని విడిచిపెట్టి ఎక్కడికైనా వెళ్లిన జనాభా యొక్క వ్యక్తుల సంఖ్య.

కాబట్టి, N సమయం t వద్ద జనాభా సాంద్రత అయితే, సమయం t +1 వద్ద దాని సాంద్రత

$\mathrm{N}_t+1=\mathrm{N}_t+[(\mathrm{B}+\mathrm{I})-(\mathrm{D}+\mathrm{E})]$

పై సమీకరణం నుండి మీరు చూడవచ్చు (Fig. 13.5) జననాల సంఖ్య ప్లస్ వలస వచ్చిన వారి సంఖ్య (B + I) మరణాల సంఖ్య ప్లస్ వలస వెళ్లిన వారి సంఖ్య (D + E) కంటే ఎక్కువగా ఉంటే జనాభా సాంద్రత పెరుగుతుంది. సాధారణ పరిస్థితుల్లో, జననాలు మరియు మరణాలు జనాభా సాంద్రతను ప్రభావితం చేసే అత్యంత ముఖ్యమైన కారకాలు, ఇతర రెండు కారకాలు ప్రత్యేక పరిస్థితుల్లో మాత్రమే ప్రాముఖ్యతను పొందుతాయి. ఉదాహరణకు, ఒక కొత్త నివాస స్థలం ఇప్పుడే వలసదారులచే నింపబడుతుంటే, జనన రేట్ల కంటే వలస జనాభా వృద్ధికి మరింత ముఖ్యంగా దోహదపడవచ్చు.

వృద్ధి నమూనాలు : సమయంతో జనాభా వృద్ధి ఏదైనా నిర్దిష్ట మరియు ఊహించదగిన నమూనాను చూపుతుందా? మన దేశంలో అనియంత్రిత మానవ జనాభా వృద్ధి మరియు దాని ద్వారా సృష్టించబడిన సమస్యల గురించి మేము ఆందోళన చెందుతున్నాము మరియు అందువల్ల ప్రకృతిలోని వివిధ జంతు జనాభాలు అదే విధంగా ప్రవర్తిస్తాయా లేదా వృద్ధిపై కొన్ని నిరోధకాలను చూపుతాయా అనేది మనకు సహజంగా ఆసక్తి కలిగిస్తుంది. జనాభా వృద్ధిని ఎలా నియంత్రించాలో ప్రకృతి నుండి మనం ఒకటి లేదా రెండు పాఠాలు నేర్చుకోవచ్చు.

(i) ఘాతాంక వృద్ధి : జనాభా అడ్డంకులు లేకుండా వృద్ధి చెందడానికి వనరు (ఆహారం మరియు స్థలం) లభ్యత స్పష్టంగా అత్యవసరం. ఆదర్శవంతంగా, నివాస స్థలంలో వనరులు అపరిమితంగా ఉన్నప్పుడు, ప్రతి జాతికి దార్విన్ తన సహజ ఎంపిక సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేస్తున్నప్పుడు గమనించినట్లుగా, సంఖ్యలో పెరగడానికి దాని సహజ సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా గ్రహించే సామర్థ్యం ఉంటుంది. అప్పుడు జనాభా ఘాతాంక లేదా రేఖాగణిత పద్ధతిలో పెరుగుతుంది. పరిమాణం N యొక్క జనాభాలో, జనన రేట్లు (మొత్తం సంఖ్య కాదు కానీ తలసరి జననాలు) bగా మరియు మరణ రేట్లు (మళ్లీ, తలసరి మరణ రేట్లు) dగా సూచించబడితే, యూనిట్ సమయం t (dN/dt)లో Nలో పెరుగుదల లేదా తగ్గుదల ఉంటుంది $$d N / d t=(b-d) \times N$$ (b–d) = r అనుకుందాం, అప్పుడు $\mathbf{d N} / \mathbf{d t}=\mathbf{r N}$

చిత్రం 13.3 జనాభా వృద్ధి వక్రరేఖ a ప్రతిస్పందనలు వృద్ధిని పరిమితం చేయనప్పుడు, ప్లాట్ ఘాతాంకం, b ప్రతిస్పందనలు వృద్ధిని పరిమితం చేసినప్పుడు, ప్లాట్ లాజిస్టిక్, K మోసే సామర్థ్యం

ఈ సమీకరణంలోని rని ‘సహజ పెరుగుదల యొక్క అంతర్గత రేటు’ అని పిలుస్తారు మరియు ఇది జనాభా వృద్ధిపై ఏదైనా జీవ లేదా నిర్జీవ కారకం యొక్క ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి ఎంపిక చేయబడిన చాలా ముఖ్యమైన పరామితి.

r విలువల పరిమాణం గురించి మీకు కొంత ఆలోచన ఇవ్వడానికి, నార్వే ఎలుకకు r 0.015, మరియు పిండి బీటిల్ కోసం ఇది 0.12. 1981లో, భారతదేశంలో మానవ జనాభా కోసం r విలువ 0.0205. ప్రస్తుత r విలువ ఏమిటో కనుగొనండి. దానిని లెక్కించడానికి, మీరు జనన రేట్లు మరియు మరణ రేట్లను తెలుసుకోవాలి.

పై సమీకరణం జనాభా యొక్క ఘాతాంక లేదా రేఖాగణిత వృద్ధి నమూనాను వివరిస్తుంది (Figure 13.6) మరియు మనం Nని సమయానికి సంబంధించి ప్లాట్ చేసినప్పుడు J- ఆకారపు వక్రరేఖను ఫలితంగా ఇస్తుంది. మీరు ప్రాథమిక కాలిక్యులస్తో పరిచయం ఉంటే, మీరు ఘాతాంక వృద్ధి సమీకరణం యొక్క సమగ్ర రూపాన్ని ఇలా పొందవచ్చు

$$ \begin{aligned} & \mathrm{N}^{\mathrm{t}}=\mathrm{No} \text { ert } \\ & \mathrm{N}^{\mathrm{t}}=\text { Population density after time t } \\ & \mathrm{N} _{\mathrm{O}}=\text { Population density at time zero } \\ & \mathrm{r}=\text { intrinsic rate of natural increase } \\ & \mathrm{e}=\text { the base of natural logarithms (2.71828) } \end{aligned} $$

అపరిమిత వనరు పరిస్థితుల్లో ఘాతాంకంగా పెరిగే ఏదైనా జాతి తక్కువ సమయంలో అపారమైన జనాభా సాంద్రతలను చేరుకోవచ్చు. తనిఖీలు లేకుండా ఏనుగు వంటి నెమ్మదిగా పెరిగే జంతువు కూడా ఎలా అపారమైన సంఖ్యలను చేరుకోగలదో డార్విన్ చూపించాడు. ఘాతాంకంగా పెరిగేటప్పుడు ఎంత వేగంగా భారీ జనాభా నిర్మించబడుతుందో నాటకీయంగా ప్రదర్శించడానికి ప్రజలు సాధారణంగా చెప్పే ఒక సంఘటన ఈ క్రింది విధంగా ఉంది.

రాజు మరియు మంత్రి చదరంగం ఆట కోసం కూర్చున్నారు. ఆట గెలవడంలో నమ్మకంగా ఉన్న రాజు, మంత్రి ప్రతిపాదించిన ఏ బెట్టునైనా అంగీకరించడానికి సిద్ధంగా ఉన్నాడు. మంత్రి వినయంగా, అతను గెలిచ్తే, అతను కొంత గోధుమ ధాన్యాలు మాత్రమే కావాలని చెప్పాడు, దీని పరిమాణం చదరంగం బోర్డుపై స్క్వేర్ 1లో ఒక ధాన్యం, ఆపై స్క్వేర్ 2లో రెండు, ఆపై స్క్వేర్ 3లో నాలుగు మరియు స్క్వేర్ 4లో ఎనిమిది, మరియు అలా, గతంలో ఉన్న గోధుమ పరిమాణాన్ని తదుపరి చతురస్రంలో రెట్టింపు చేయడం ద్వారా అన్ని 64 చతురస్రాలు నిండే వరకు లెక్కించాలి. రాజు అనిపించే మూర్ఖమైన బెట్టును అంగీకరించి ఆటను ప్రారంభించాడు, కానీ అతని దురదృష్టవశాత్తు, మంత్రి గెలిచాడు. మంత్రి బెట్టును నెరవేర్చడం చాలా సులభం అని రాజు భావించాడు. అతను మొదటి చతురస్రంలో ఒకే ధాన్యంతో ప్రారంభించి మంత్రి సూచించిన విధానాన్ని అనుసరించి ఇతర చతురస్రాలను నింపడం ప్రారంభించాడు, కానీ అతను చదరంగం బోర్డులో సగం కవర్ చేసే సమయానికి, అతని మొత్తం రాజ్యంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అన్ని గోధుమలు కలిపి ఉన్నా అన్ని 64 చతురస్రాలను కవర్ చేయడానికి అసమర్థంగా ఉంట