การศึกษาประชากร

      ประชากร คือ สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันอาศัยร่วมกันในพื้นที่หนึ่ง ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ซึ่งปัจจัยต่าง ๆ จะส่งผลกระทบกับประชากรของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยในพื้นที่นั้น การศึกษาประชากร คือ การศึกษาการเพิ่มหรือลดจำนวนประชากร รวมไปถึงความหนาแน่นและการแพร่กระจายของประชากร สิ่งมีชีวิตในพื้นที่แวดล้อมนั้น และการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในแต่ละพื้นที่นั้น

การศึกษาความหนาแน่นประชากร

      เป็นการศึกษาประชากรที่อาศัยในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งจากการคาดคะเนจำนวนของสิ่งมีชีวิตขนิดเดียวกันต่อหน่วยพื้นที่ (Population Density) ทำได้ 2 วิธีคือ

1. การคำนวนหาความหนาแน่นอย่างหยาบ
   (Crude Density) คือ การหาจำนวนประชากรต่อพื้นที่ทั้งหมดที่ต้องการศึกษา (Total Space) เช่น
   การหาจำนวนปลาหางนกยูงทั้งหมดในบ่อน้ำหน้าโรงเรียน ถ้ากำหนดให้หน้าโรงเรียนมีบ่อน้ำขนาด 1x1 เมตร จำนวน 5 บ่อ นับจำนวนปลาหางนกยูงได้ 250 ตัว จะได้ความหนาแน่นประชากรอย่างหยาบของ
   ปลาหางนกยูงคือ 250/5 = 50 ตัวต่อตารางเมตร
2. การหาความหนาแน่นเชิงนิเวศ
   (Ecological Density) เป็นกระบวนการหาจำนวนหรือมวลของประชากรต่อหน่วยพื้นที่ที่ประชากรนั้นอาศัยอยู่จริง (Habitat Space) เช่น
   การหาความหนาแน่นของประชากรปลาหางนกยูงในบ่อน้ำหน้าโรงเรียน ซึ่งหน้าโรงเรียนมีบ่อน้ำขนาด 1x1 เมตรจำนวน 5 บ่อ แต่มีปลาหางนกยูงอาศัยเพียงบางบ่อ กำหนดให้บ่อน้ำหน้าโรงเรียนนั้นมีปลาหางนกยูงอาศัยเพียงสามบ่อ นับจำนวนปลาหางนกยูงได้ทั้งหมด 250 ตัว ดังนั้น ความหนาแน่นประชากรเชิงนิเวศของ
   ปลาหางนกยูงคือ 250/3 = 83.3 หรือ 84 ตัวต่อตารางเมตร

      ในการศึกษาหาความหนาแน่นประชากรที่แท้จริง (True Density) โดยการสำรวจหาจำนวนสิ่งมีชีวิตทั้งหมด (Total Count) ต่อหน่วยพื้นที่นั้นทำได้ยาก เนื่องจากสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มักมีการเคลื่อนย้ายไปมาตลอดเวลาทำให้ต้องใช้การประมาณค่าความหนาแน่นของประชากร ดังนี้

1. การสุ่มวางแปลงสำรวจ (Quadrate Sampling Method) เป็นกระบวนการคาดคะแนจำนวนประชากรจากการสุ่มพื้นที่ที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่บางส่วนอย่างสุ่ม เพื่อนำมาคำนวนเปรียบเทียบหาสัดส่วนประชากรต่อพื้นที่ทั้งหมดอีกครั้ง เหมาะกับสิ่งมีชีวิตที่อยู่นิ่งไม่เคลื่อนไหวหรือเคลื่อนไหวช้า เช่น พืชต่างๆ สาหร่าย ปะการัง หรือเพรียงชนิดต่างๆ เช่น
   ต้องการทราบจำนวนประชากรของดาวทะเลบริเวณแนวชายหาดแห่งหนึ่งยาว 1.5 กิโลเมตร กว้าง 100 เมตร การนับจำนวนดาวทะเลทั้งหมดในชายหาดเป็นไปได้ยาก ในการศึกษาจึงมักใช้การสุ่มเลือกพื้นที่ขึ้นมา เช่น วางตารางขนาด 10x10 เมตร จำนวน 100 จุด ตลอดแนวชายหาดอย่างสุ่มเมื่อทำการนับจำนวนดาวทะเล ได้ 2453 ตัว นำมาคำนวนหาความหนาแน่นประชากรได้คือ
   2453/(100x100) = 0.25 ตัวต่อตารางเมตร
   และเมื่อเทียบกลับสู่พื้นที่ชายหาดทั้งหมด จะพบว่ามีความหนาแน่นประชากร
   ดาวทะเลตลอดแนวชายหาด 1,500 เมตร คือ 0.25x150,000 = 37,500 ตัว 
2. การทำเครื่องหมายและจับซ้ำ (Mark and Recapture Method) เป็นวิธีการประมาณจำนวนประชากรจากการทำเครื่องหมายบนสัตว์ที่ถูกจับแล้วปล่อยออกไปในพื้นที่เดิม หลังจากเวลาผ่านไปแล้วจึงทำการจับใหม่อีกครั้งแล้วเปรียบเทียบจำนวนของสิ่งมีชีวิตที่จับได้ระหว่างที่ทำเครื่องหมายไว้แล้วและที่ยังไม่เคยทำเครื่องหมาย โดยวิธีนี้เหมาะกับสิ่งมีชิวิตที่มีถิ่นที่อยู่อาศัยที่แน่นอน ไม่มีการอพยพเข้าหรือออกไม่มีการเกิดและการตาย จึงจะสามารถคำนวนได้ใกล้เคียงกับสูตรคำนวน

เมื่อ

• P   = ประชากรที่ต้องการทราบ            
• M1 = จำนวนของสัตว์ที่จับได้ในครั้งแรกที่ทำเครื่องหมายแล้วและปล่อยไป
• T2 = จำนวนสัตว์ทั้งหมดที่จับได้ทั้งที่มีและไม่มีเครื่องหมาย
• M2 = จำนวนสัตว์ที่มีเครื่องหมายที่จับได้ในครั้งที่ 2

การแพร่กระจายของประชากร

      คือการที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีการแพร่กระจายตัวอยู่ตามพื้นที่ต่างๆ บนโลก โดยสัตว์บางชนิดมีการกระจายพันธุ์ในบางพื้นที่เท่านั้น เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีกระเป๋าหน้าท้อง เช่น จิ้งโจ้ หรือโคอาล่านั้น จะกระจายตัวอยู่ในทวีปออสเตรเลีย หรือ สัตว์บางชนิดก็มีการกระจายพันธุ์เพียงบางพื้นที่เท่านั้น เช่น ปลาบึกที่พบได้เพียงในแม่น้ำโขง เนื่องจากปัจจัยจำเพาะบางประการ

      ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่กระจายของประชากรนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากปัจจัยจำกัดต่างๆ (Limited Factor) ซึ่งแตกต่างกันไปแล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งปัจจัยดังกล่าวได้แก่

• ปัจจัยทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้น ความสูงจากระดับน้ำทะเล ความเป็นกรดเบสของแหล่งน้ำ
• ปัจจัยทางชีวภาพ คือ ความสัมพันธ์กันระหว่างสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด เช่น ผู้ล่า เหยื่อ ปรสิต และเจ้าบ้าน รวมไปถึงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในพื้นที่และสิ่งมีชีวิตที่ถูกนำเข้ามาจากต่างพื้นที่ รวมไปถึงการเป็นพาหะนำโรคของสัตว์บางชนิดที่มีผลกับสัตว์บางชนิดในพื้นที่นั้นๆ
• ปัจจัยอื่นเนื่องด้วยสภาพทางภูมิศาสตร์ เช่น ทะเลทราย ภูเขาสูง ทะเล แม่น้ำ ล้วนเป็นสิ่งกีดขวางทางธรรมชาติ
  ที่ขวางไม่ให้สัตว์หรือพืชบางชนิดแพร่กระจายไปยังอีกฝั่งได้
  

การแพร่กระจายของประชากร
มี 3 รูปแบบ

1. การกระจายแบบสุ่ม (Random Distribution) พบได้ในธรรมชาติที่มีความอุดมสมบูรณ์สูง มีการแข่งขันน้อย
2. การกระจายแบบรวมกลุ่ม (Clumped Distribution) พบได้มากที่สุด มักพบในกลุ่มของสัตว์สังคมที่อาศัยทรัพยากรคล้ายกัน
3. การกระจายแบบสม่ำเสมอ (Uniform Distribution) มักพบในพื้นที่ที่มีทรัพยากรจำกัด
   มีการแก่งแย่งกัน ทำให้สิ่งมีชีวิตต้องเว้นระยะห่างกันอย่างสม่ำเสมอ เช่น การกระจายของต้นกระบองเพชรในทะเลทราย
   

ขนาดของประชากร

      โดยปกติขนาดประชากรจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาจากปัจจัยต่างๆ คือ การเกิด ตาย อพยพเข้าและออกจากพื้นที่

      รูปแบบการเพิ่มขึ้นของประชากร มีได้ 2 แบบคือ

1. การเพิ่มประชากรเพียงครั้งเดียวในช่วงชีวิต เช่น
   แมลงชีปะขาว ผีเสื้อบางชนิด ปลาแซลมอน ต้นไผ่ ข้าว เป็นต้น
2. การสืบพันธุ์ได้หลายครั้งในช่วงชีวิต เช่น มนุษย์ สุนัข แมลงวัน มะม่วง ขนุน ลำไย ทุเรียน เป็นต้น

ลักษณะของรูปแบบการเพิ่มของประชากรเมื่อนำมาเขียนกราฟ

การรอดชีวิตของประชากร มี 3 รูปแบบ คือ

1. อัตรารอดต่ำในช่วงแรกของชีวิต
   สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้มักออกลูกเป็นไข่ และออกลูกทีละมากๆ เมื่อโตระดับหนึ่งอัตราการรอดชีวิตก็จะสูงขึ้น เช่น ปลา กุ้ง หอย
2. อัตราการรอดชีวิตในแต่ละช่วงเท่ากันในทุกช่วงชีวิต เช่น ไฮดรา นกต่างๆ สัตว์เลี้อยคลานต่างๆ
3. อัตราการรอดชีวิตสูงในช่วงแรก สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้จะออกลูกน้อยตัว และมีการเลี้ยงดูลูกในวัยอ่อนอย่างดี
   เมื่อโตขึ้นอัตราการรอดจะต่ำลง เช่น มนุษย์ ช้าง ม้า วาฬ