I. Wprowadzenie
Chociaż dynamika populacji stanowi centralny punkt ekologii, kładzie się na nią mniejszy nacisk niż należałoby się spodziewać. W ostatnim przeglądzie, prace badawcze z zakresu ekologii populacji jako szerokiego obszaru przewyższały te dotyczące społeczności i ekosystemów 5 do 1 w niektórych głównych czasopismach w latach 1987-1991. Jednak podkategoria dynamiki/regulacji populacji była reprezentowana jedynie przez 5% wszystkich prac. Obszary preferowane przez badaczy w ekologii populacji to konkurencja (6,8% prac), drapieżnictwo (6,3%), interakcje roślina-roślinożerca (8,4%), wybór siedliska (6,8%) i strategie historii życia (9,0%).
Jeśli dynamika populacji jest w centrum nauk ekologicznych, dlaczego jest tak słabo reprezentowana w obecnej literaturze? Dziedzina ta wymaga integracji większości z wymienionych tu obszarów preferowanych przez ekologów. Ponadto, taka integracja jest niezbędna dla właściwego zrozumienia ekologii społeczności (Strong et al., 1984; Colwell, 1984). Istnieje bogate zaplecze teoretyczne, na którym można budować dynamikę populacji, podczas gdy w innych dziedzinach, takich jak interakcje roślina-roślina, teoria wydaje się być mało istotna. Pilne potrzeby zrozumienia dynamiki gatunków szkodników w rolnictwie i leśnictwie, wektorów chorób, samych patogenów oraz biologii gatunków pospolitych i rzadkich powinny napędzać energiczną dyscyplinę w zakresie dynamiki populacji. Być może przyczyną niedostatecznej reprezentacji prac z zakresu dynamiki populacji jest dojrzewanie tej nauki do rangi dyscypliny wielopłaszczyznowej. Synteza ekologicznych, behawioralnych i ewolucyjnych aspektów dynamiki populacji rozwija się szybko, co ma dwie konsekwencje dla literatury. Po pierwsze, odpowiednia literatura będzie się prawdopodobnie pojawiać poza głównymi czasopismami ekologicznymi. Po drugie, integracja i synteza są być może łatwiej i użyteczniej publikowane w tomach takich jak ta książka.
Może być tak, że synteza w dynamice populacji pojawiała się powoli, ponieważ zmiana populacji jest bardziej skomplikowana niż się na początku wydaje. W końcu, zmiana populacji jest ostatecznie określona tylko przez cztery czynniki: narodziny, śmierć, imigrację i emigrację. Ta pozorna prostota jest zwodnicza. Łatwo jest nie docenić złożoności biotycznych i abiotycznych interakcji w świecie przyrody, które mogą wpływać na te cztery parametry populacji. W istocie, w tym rozdziale będziemy argumentować, że rozwój pokrewnych dziedzin, takich jak interakcje roślina-zwierzę, ekologia chemiczna i ewolucja historii życia, okazał się warunkiem wstępnym realistycznej syntezy w dynamice populacji. Te pokrewne dziedziny dostarczają mechanistycznych podstaw, a zatem mocy predykcyjnej, leżącej u podstaw narodzin, śmierci i ruchu organizmów.
Niemniej jednak, synteza w dziedzinie dynamiki populacji ma głębokie korzenie historyczne. Oczywiście, istniała długa tradycja empirycznego badania populacji, np. przez Howarda (1897), która miała oczywisty wpływ na rozwój wczesnej teorii Lotki (1924). Opracowanie tablic trwania życia dla populacji terenowych i ich analiza dały ogromny impuls do rozwoju tej dziedziny (np. Morris i Miller, 1954; Varley i Gradwell, 1960). W latach 50-tych i 60-tych XX wieku wypracowano w tej dziedzinie znaczącą reputację (por. Southwood, 1968; Watson, 1970; Tamarin, 1978). W tym samym czasie, gdy rozwijała się dynamika populacji, na popularności zyskiwały takie dziedziny jak ekologia ewolucyjna (wspierana przez Roberta MacArthura), koewolucja, ekologia chemiczna, ewolucja historii życia oraz interakcje roślina-roślina roślinożerca, jak zauważono w rozdziale 1 (np. Sondheimer i Simeone, 1970). Ich rozkwit nastąpił w latach 70. (np. Pianka, 1974; Gilbert i Raven, 1975; Rosenthal i Janzen, 1979; Collins, 1986). Uważamy, że te wysoce użyteczne dziedziny zaćmiły sedno dynamiki populacji, która utknęła w martwym punkcie: „ekologiczna teoria flogistonu” (Krebs, 1979, s. 351) okazywała się nie do rozwiązania (McIntosh, 1985). „Ponieważ podejście MacArthura często zaczynało się od założenia, że populacje znajdują się w stanie ustalonym, badanie dynamiki populacji zostało zepchnięte na dalszy plan” (Kareiva, 1989, s. 71).
Z tych nowszych dziedzin ekologii, obszar dynamiki populacji zyskał nowe znaczenie, a także nową siłę. Jej znaczenie polega na tym, że dynamika populacji ma potencjał, by zapewnić centralną podstawę pojęciową dla fuzji tych nowszych dziedzin, które wydają się raczej rozrastać osobno niż razem. Fuzja i synteza jest również nieunikniona, gdy dynamika populacji obejmuje zachowanie i relacje filogenetyczne. Z tego samego powodu dynamika populacji zyskuje ogromną moc wyjaśniającą, w miarę jak nowsze dziedziny odkrywają kluczowe mechanizmy napędzające zmiany populacyjne. „Ekologiczna teoria flogistonu” jest zastępowana przez powiewy świeżego powietrza (i tlenu), w miarę jak rozwija się nowo syntetyczna nauka.
Nowa synteza w dynamice populacji może być tak samo ważna dla ekologii, jak podobna synteza była dla teorii ewolucji (por. Huxley, 1942; Mayr i Provine, 1980). Chociaż synteza dynamiki populacji jest niekompletna, jej rozwój przebiega równolegle do syntezy ewolucji. Wiele dyscyplin w biologii staje się zintegrowanych pod jednym parasolem. Naukowcy z wielu krajów wnoszą swoje własne, szczególne talenty i wkład. W miarę postępu unii powstają nowe debaty, które przyspieszają tempo nauki i odkryć, a stare debaty są rozwiązywane.
W pozostałej części tego rozdziału badamy to, co uważamy za nowoczesne podejścia do dynamiki populacji. Po pierwsze, rozważamy różne elementy, które składają się na syntetyczne podejście do badania zmian populacyjnych. Sekcja II stanowi szkielet rozdziału i przedstawiamy w niej listę elementów, które uważamy za ważne dla badania dynamiki populacji. Niektóre z tych elementów to pokrewne dziedziny badań, takie jak ekologia mikroorganizmów, podczas gdy inne to podejścia konceptualne, takie jak międzynarodowa współpraca w badaniach terenowych wzdłuż ważnych gradientów ekologicznych. Po drugie, opisujemy jak dynamika populacji zmieniła się od czasu jej powstania jako dziedziny. Na koniec opisujemy trzy szerokie skale podejść do zagadnień dynamiki populacji oraz niektóre z trudności w integrowaniu różnych elementów biologii populacji razem.
.