Η οικολογία του πληθυσμού είναι η υποδιαίρεση της οικολογίας που ασχολείται με τη δυναμική των πληθυσμών των ειδών και τον τρόπο με τον οποίο αυτοί οι πληθυσμοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον. Είναι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα μεγέθη του πληθυσμού των ειδών αλλάζουν με το χρόνο και το χώρο. Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά εναλλακτικά με τη βιολογία του πληθυσμού ή τη δυναμική του πληθυσμού. Επίσης συχνά περιγράφει τα είδη του αγώνα για ύπαρξη. Λόγω της φυσικής επιλογής, ο αριθμός των ατόμων που προσαρμόζονται στο μέγιστο αυξάνεται.
Στη βιολογία, ένας πληθυσμός είναι ο βαθμός κατανομής ενός συγκεκριμένου είδους ή ενός συγκεκριμένου αριθμού εκπροσώπων του που ζουν σε μια περιοχή.
Ιστορία
Πώς ξεκίνησαν όλα; Η ανάπτυξη της πληθυσμιακής οικολογίας σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τη δημογραφία και τους τρέχοντες πίνακες ζωής. Αυτή η ενότητα είναι πολύ σημαντική στις τρέχουσες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Η οικολογία του πληθυσμού είναι σημαντική στη βιολογία διατήρησης, ειδικά ότανανάπτυξη μιας ανάλυσης βιωσιμότητας πληθυσμού (PVA) που προβλέπει τη μακροπρόθεσμη πιθανότητα ενός είδους να παραμείνει σε ένα δεδομένο βιότοπο. Αν και αυτή η οικολογία είναι ένα υποείδος της βιολογίας, παρουσιάζει ενδιαφέροντα προβλήματα για μαθηματικούς και στατιστικολόγους που εργάζονται στον τομέα της δυναμικής του πληθυσμού. Στη βιολογία, ο πληθυσμός είναι ένας από τους κεντρικούς όρους.
Μοντέλα
Όπως κάθε επιστήμη, η οικολογία χρησιμοποιεί μοντέλα. Τα απλοποιημένα μοντέλα αλλαγής πληθυσμού συνήθως ξεκινούν με τέσσερις βασικές μεταβλητές (τέσσερις δημογραφικές διαδικασίες), συμπεριλαμβανομένων του θανάτου, της γέννησης, της μετανάστευσης και της μετανάστευσης. Τα μαθηματικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των αλλαγών στη δημογραφική κατάσταση και την εξέλιξη του πληθυσμού υποθέτουν την απουσία εξωτερικής επιρροής. Τα μοντέλα μπορεί να είναι πιο περίπλοκα μαθηματικά όταν "…πολλές ανταγωνιστικές υποθέσεις συγκρούονται με τα δεδομένα ταυτόχρονα."
Οποιοδήποτε μοντέλο ανάπτυξης πληθυσμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξαχθούν μαθηματικά ορισμένες ιδιότητες γεωμετρικών πληθυσμών. Ένας πληθυσμός με γεωμετρικά αυξανόμενο μέγεθος είναι ένας πληθυσμός όπου οι γενεές αναπαραγωγής δεν αλληλεπικαλύπτονται. Σε κάθε γενιά, υπάρχει ένα πραγματικό μέγεθος πληθυσμού (και περιοχή), που δηλώνεται ως Ne, που είναι ο αριθμός των ατόμων στον πληθυσμό που μπορούν και θα αναπαραχθούν σε οποιαδήποτε αναπαραγωγική γενιά. Τι προκαλεί ανησυχία.
Θεωρία επιλογής r/K
Μια σημαντική έννοια στην οικολογία του πληθυσμού είναι η θεωρία επιλογής r/K. Η πρώτη μεταβλητή είναι το r (εσωτερικός ρυθμός φυσικής αύξησηςμέγεθος πληθυσμού, δεν εξαρτάται από την πυκνότητα) και η δεύτερη μεταβλητή είναι η K (η χωρητικότητα πληθυσμού εξαρτάται από την πυκνότητα). Οι ενδοειδικές σχέσεις παίζουν συγκεκριμένο ρόλο σε αυτό.
Το
R-επιλεγμένο είδος (π.χ. πολλά είδη εντόμων όπως οι αφίδες) είναι ένα είδος που έχει υψηλά ποσοστά γονιμότητας, χαμηλή γονική επένδυση σε νεαρά άτομα και υψηλά ποσοστά θνησιμότητας πριν τα άτομα φτάσουν στην ωριμότητα. Η εξέλιξη προάγει την παραγωγικότητα σε επιλεγμένα είδη. Αντίθετα, τα είδη που επιλέγονται από Κ (όπως οι άνθρωποι) έχουν χαμηλά ποσοστά γονιμότητας, υψηλά επίπεδα γονικής επένδυσης σε νεαρή ηλικία και χαμηλά ποσοστά θνησιμότητας καθώς τα άτομα ωριμάζουν.
Η εξέλιξη σε είδη που επιλέγονται από K προωθεί την αποτελεσματικότητα στη μετατροπή περισσότερων πόρων σε λιγότερους απογόνους. Ως αποτέλεσμα μη παραγωγικών σχέσεων μεταξύ των ειδών, αυτοί οι απόγονοι μπορεί να εξαφανιστούν και να γίνουν οι τελευταίοι εκπρόσωποι του πληθυσμού τους.
Ιστορία της θεωρίας
Η ορολογία r/K-selection επινοήθηκε από τους οικολόγους Robert MacArthur και E. O. Wilson το 1967 με βάση την εργασία τους για τη βιογεωγραφία των νησιών. Αυτή η θεωρία καθιστά δυνατό τον εντοπισμό των αιτιών των διακυμάνσεων του πληθυσμού.
Η θεωρία ήταν δημοφιλής στις δεκαετίες του 1970 και του 1980 όταν χρησιμοποιήθηκε ως ευρετική συσκευή, αλλά έπεσε σε δυσμένεια στις αρχές της δεκαετίας του 1990, όταν επικρίθηκε από πολλές εμπειρικές μελέτες. Το παράδειγμα της ιστορίας ζωής έχει αντικαταστήσει το παράδειγμα επιλογής r/K, αλλά συνεχίζει να περιλαμβάνει πολλά από τα σημαντικά του θέματα. Η λαχτάρα για αναπαραγωγή είναι η κύριακινητήρια δύναμη της εξέλιξης, επομένως αυτή η θεωρία είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τη μελέτη της.
Επομένως, τα είδη που επιλέγονται από r είναι αυτά που δίνουν έμφαση στους υψηλούς ρυθμούς ανάπτυξης, τείνουν να εκμεταλλεύονται λιγότερο πολυσύχναστες οικολογικές θέσεις και παράγουν πολλούς απογόνους, καθένα από τα οποία έχει σχετικά χαμηλή πιθανότητα επιβίωσης μέχρι την ενηλικίωση (δηλαδή υψηλό r, χαμηλό Κ). Ένα τυπικό είδος του r είναι η πικραλίδα (γένος Taraxacum).
Σε ασταθή ή απρόβλεπτα περιβάλλοντα, επικρατεί η επιλογή r λόγω της ικανότητας του γρήγορου πολλαπλασιασμού. Υπάρχει μικρό πλεονέκτημα στις προσαρμογές που του επιτρέπουν να ανταγωνιστεί επιτυχώς με άλλους οργανισμούς, επειδή το περιβάλλον είναι πιθανό να αλλάξει ξανά. Χαρακτηριστικά που πιστεύεται ότι χαρακτηρίζουν την r-επιλογή περιλαμβάνουν: υψηλή γονιμότητα, μικρό μέγεθος σώματος, πρώιμη έναρξη της ωριμότητας, σύντομο χρόνο γέννησης και ικανότητα ευρείας διασποράς των απογόνων.
Οι οργανισμοί των οποίων το ιστορικό ζωής υφίσταται r-επιλογή αναφέρονται συχνά ως r-στρατηγοί. Οι οργανισμοί που παρουσιάζουν χαρακτηριστικά r-επιλεγμένα μπορεί να κυμαίνονται από βακτήρια και διάτομα έως έντομα και χόρτα, καθώς και διάφορα επτάλοβια κεφαλόποδα και μικρά θηλαστικά, ειδικά τρωκτικά. Η διαφορική θεωρία Κ έχει έμμεση σχέση με τη φυσική επιλογή των ζώων.
Επιλογή ειδών
Τα
Είδη που επιλέχθηκαν από K παρουσιάζουν χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη ζωή σε πυκνότητες σχεδόν φέρουσας ικανότητας και τείνουν να είναι ισχυροί ανταγωνιστές σε πολυσύχναστες θέσεις που επενδύουν περισσότερο σε λιγότερατον αριθμό των απογόνων. Καθένα από τα οποία έχει σχετικά υψηλή πιθανότητα επιβίωσης μέχρι την ενηλικίωση (δηλαδή χαμηλό r, υψηλό k). Στην επιστημονική βιβλιογραφία, τα είδη που επιλέγονται από r αναφέρονται μερικές φορές ως "ευκαιριακά", ενώ τα είδη που επιλέγονται από Κ περιγράφονται ως "ισορροπία".
Σε σταθερές ή προβλέψιμες συνθήκες, η επιλογή K επικρατεί, καθώς η ικανότητα επιτυχούς ανταγωνισμού για περιορισμένους πόρους είναι κρίσιμη και οι πληθυσμοί των οργανισμών που επιλέγονται από K είναι συνήθως πολύ σταθεροί σε αριθμούς και κοντά στο μέγιστο που μπορεί το περιβάλλον υποστήριξη. Σε αντίθεση με το r-selected, όπου το μέγεθος του πληθυσμού μπορεί να αλλάξει πολύ πιο γρήγορα. Οι χαμηλοί αριθμοί οδηγούν σε αιμομιξία, η οποία είναι μία από τις αιτίες των μεταλλάξεων.
Χαρακτηριστικά
Τα χαρακτηριστικά που πιστεύεται ότι είναι χαρακτηριστικά της επιλογής K περιλαμβάνουν το μεγάλο σωματικό μέγεθος, τη μεγάλη διάρκεια ζωής και την παραγωγή λιγότερων απογόνων, τα οποία συχνά απαιτούν προσεκτική γονική φροντίδα μέχρι να ωριμάσουν. Οι οργανισμοί των οποίων το ιστορικό ζωής είναι K-επιλεγμένο αναφέρονται συχνά ως K-strategists ή K-selected. Οι οργανισμοί με χαρακτηριστικά που επιλέγονται από το Κ περιλαμβάνουν μεγάλους οργανισμούς όπως ελέφαντες, ανθρώπους και φάλαινες, καθώς και μικρότερους, μακροβιότερους οργανισμούς, όπως αρκτικά γλαρόνια, παπαγάλους και αετούς. Η αύξηση του πληθυσμού είναι ένας από τους αγώνες για ύπαρξη.
Ταξινόμηση οργανισμών
Αν και ορισμένοι οργανισμοί προσδιορίζονται κυρίως ως r- ή K-στρατηγοί, οι περισσότεροι οργανισμοί δεν ακολουθούν αυτό το πρότυπο. Για παράδειγμα, τα δέντρα έχουν χαρακτηριστικά όπωςμακροζωία και υψηλή ανταγωνιστικότητα που τους χαρακτηρίζουν ως K-strategists. Ωστόσο, κατά την αναπαραγωγή, τα δέντρα παράγουν συνήθως χιλιάδες απογόνους και τους διασκορπίζουν ευρέως, κάτι που είναι χαρακτηριστικό των r-στρατηγών.
Ομοίως, τα ερπετά όπως οι θαλάσσιες χελώνες έχουν τόσο r- όσο και k-χαρακτηριστικά: αν και οι θαλάσσιες χελώνες είναι μεγάλοι οργανισμοί με μεγάλη διάρκεια ζωής (εφόσον ενηλικιωθούν), παράγουν μεγάλο αριθμό απαρατήρητων απογόνων.
Άλλες εκφράσεις
Η διχοτομία r/K μπορεί να εκφραστεί εκ νέου ως ένα συνεχές φάσμα χρησιμοποιώντας την οικονομική έννοια των προεξοφλημένων μελλοντικών αποδόσεων με την επιλογή r να αντιστοιχεί σε μεγάλα προεξοφλητικά επιτόκια και την επιλογή K να αντιστοιχεί σε μικρά προεξοφλητικά επιτόκια.
Σε περιοχές με σοβαρή περιβαλλοντική διαταραχή ή αποστείρωση (π.χ. μετά από μια μεγάλη ηφαιστειακή έκρηξη, όπως το Κρακατόα ή το Όρος της Αγίας Ελένης), οι στρατηγικοί r- και K διαδραματίζουν διαφορετικούς ρόλους στην οικολογική ακολουθία που αποκαθιστά το οικοσύστημα. Λόγω των υψηλότερων αναπαραγωγικών τους ρυθμών και του οικολογικού οπορτουνισμού, οι κύριοι αποικιστές τείνουν να είναι στρατηγοί και ακολουθούνται από μια σειρά αυξανόμενου ανταγωνισμού μεταξύ φυτικής και ζωικής ζωής. Η ικανότητα του περιβάλλοντος να αυξάνει το ενεργειακό περιεχόμενο μέσω της φωτοσυνθετικής δέσμευσης της ηλιακής ενέργειας αυξάνεται με την αύξηση της σύνθετης βιοποικιλότητας καθώς τα είδη r πολλαπλασιάζονται στο μέγιστο δυνατό μεχρησιμοποιώντας στρατηγικές K.
Νέα ισορροπία
Τελικά μια νέα ισορροπία (μερικές φορές αποκαλούμενη κοινότητα κορύφωσης) προκύπτει καθώς οι r-στρατηγοί αντικαθίστανται σταδιακά από K-στρατηγούς που είναι πιο ανταγωνιστικοί και καλύτερα προσαρμοσμένοι στις αναδυόμενες μικροοικολογικές αλλαγές του τοπίου. Παραδοσιακά, η βιοποικιλότητα θεωρήθηκε ότι μεγιστοποιείται σε αυτό το στάδιο με την εισαγωγή νέων ειδών, με αποτέλεσμα την αντικατάσταση και την τοπική εξαφάνιση των ενδημικών ειδών. Ωστόσο, η υπόθεση της ενδιάμεσης διαταραχής δηλώνει ότι τα ενδιάμεσα επίπεδα διαταραχής στο τοπίο δημιουργούν μπαλώματα σε διαφορετικά επίπεδα διαδοχής, διευκολύνοντας τη συνύπαρξη αποικιστών και ανταγωνιστών σε περιφερειακή κλίμακα.
Αν και εφαρμόζεται γενικά σε επίπεδο είδους, η θεωρία επιλογής r/K είναι επίσης χρήσιμη για τη μελέτη της εξέλιξης των οικολογικών διαφορών και των διαφορών ζωής μεταξύ των υποειδών. Για παράδειγμα, η αφρικανική μέλισσα A. m. scutellata και η ιταλική μέλισσα A. m. ligustica. Στο άλλο άκρο της κλίμακας, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της εξελικτικής οικολογίας ολόκληρων ομάδων οργανισμών όπως οι βακτηριοφάγοι.
Ερευνητικές απόψεις
Μερικοί ερευνητές όπως ο Lee Ellis, ο J. Philip Rushton και ο Aurelio Jose Figueredo έχουν εφαρμόσει τη θεωρία επιλογής r/K σε διάφορες ανθρώπινες συμπεριφορές, συμπεριλαμβανομένης της παραβατικότητας, της σεξουαλικής ασυδοσίας, της γονιμότητας και άλλων χαρακτηριστικών που σχετίζονται με τη θεωρία της ιστορίας της ζωής. Το έργο του Rushton τον οδήγησε να αναπτύξει τη «διαφορική θεωρία Κ» για να προσπαθήσει να εξηγήσει τις πολλές διαφορές στην ανθρώπινη συμπεριφορά σε γεωγραφικές περιοχές. Και αυτή η θεωρία έχει επικριθεί από πολλούς άλλους ερευνητές. Ο τελευταίος πρότεινε ότι η εξέλιξη των ανθρώπινων φλεγμονωδών αποκρίσεων σχετίζεται με την επιλογή του r/K.
Αν και η θεωρία επιλογής r/K άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως τη δεκαετία του 1970, έχει επίσης λάβει αυξανόμενη προσοχή. Συγκεκριμένα, μια ανασκόπηση από τον οικολόγο Stephen S. Stearns επέστησε την προσοχή στα κενά στη θεωρία και στις ασάφειες στην ερμηνεία των εμπειρικών δεδομένων για τη δοκιμή τους.
Περαιτέρω έρευνα
Το 1981, η ανασκόπηση του Parry το 1981 της βιβλιογραφίας σχετικά με την επιλογή r/K έδειξε ότι δεν υπήρχε συμφωνία μεταξύ των ερευνητών που χρησιμοποιούν τη θεωρία του ορισμού της επιλογής r και K, οδηγώντας τον να αμφισβητήσει την υπόθεση της σχέσης μεταξύ της αναπαραγωγικής κόστος. λειτουργία.
Μια μελέτη από τους Templeton και Johnson το 1982 έδειξε ότι σε έναν πληθυσμό Drosophila mercatorum (υποείδος της μύγας) που υποβλήθηκε σε επιλογή Κ, στην πραγματικότητα παράγει υψηλότερη συχνότητα χαρακτηριστικών που συνήθως σχετίζονται με την r-επιλογή. Αρκετές άλλες μελέτες που αντικρούουν τις προβλέψεις της θεωρίας επιλογής r/K δημοσιεύθηκαν επίσης μεταξύ 1977 και 1994.
Όταν ο Stearns εξέτασε την κατάσταση μιας θεωρίας το 1992, σημείωσε ότι από το 1977 έως το 1982, η υπηρεσία αναζήτησης βιβλιογραφίας BIOSIS είχε κατά μέσο όρο 42 αναφορές θεωρίας ετησίως, αλλά από το 1984 έως το 1989 ο μέσος όρος έπεσε σε 16 ετησίως. και συνέχισε να μειώνεται. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η θεωρία r/K ήταν κάποτε μια χρήσιμη ευρετική που δεν εξυπηρετεί πλέον σκοπό στη θεωρία της ιστορίας της ζωής.
Πιο πρόσφατα η παναρχιακή θεωρία της προσαρμοστικήςοι ικανότητες και η ανθεκτικότητα που προωθούνται από τους S. S. Holling και Lance Gunderson έχουν αναζωογονήσει το ενδιαφέρον για τη θεωρία και τη χρησιμοποιούν ως τρόπο ενσωμάτωσης των κοινωνικών συστημάτων, της οικονομίας και της οικολογίας.
Οικολογία Μεταπληθυσμού
Η οικολογία μεταπληθυσμού είναι ένα απλοποιημένο μοντέλο του τοπίου σε περιοχές διαφορετικών επιπέδων ποιότητας. Οι μετανάστες που μετακινούνται μεταξύ των τοποθεσιών είναι δομημένοι σε μεταπληθυσμούς ως πηγές ή καταβόθρες. Στην ορολογία μεταπληθυσμού, υπάρχουν μετανάστες (άτομα που εγκαταλείπουν τον ιστότοπο) και μετανάστες (άτομα που μετακινούνται στον ιστότοπο).
Τα μοντέλα μεταπληθυσμού εξετάζουν τη δυναμική της τοποθεσίας με την πάροδο του χρόνου για να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με τη χωρική και δημογραφική οικολογία. Μια σημαντική έννοια στην οικολογία του μεταπληθυσμού είναι το φαινόμενο διάσωσης, στο οποίο μικρά κομμάτια χαμηλότερης ποιότητας (δηλαδή καταβόθρες) διατηρούνται από μια εποχιακή εισροή νέων μεταναστών.
Η δομή του μεταπληθυσμού εξελίσσεται από χρόνο σε χρόνο, όπου ορισμένες τοποθεσίες βυθίζονται, όπως τα ξηρά χρόνια, και γίνονται πηγές όταν οι συνθήκες είναι πιο ευνοϊκές. Οι οικολόγοι χρησιμοποιούν ένα μείγμα μοντέλων υπολογιστών και μελετών πεδίου για να εξηγήσουν τη δομή του μεταπληθυσμού. Η ηλικιακή δομή ενός πληθυσμού είναι η παρουσία εκπροσώπων ορισμένων ηλικιών σε έναν πληθυσμό.
Αυτοοικολογία
Ο παλαιότερος όρος αυτοοικολογία (από τα ελληνικά: αὐτο, auto, «εαυτός»· οίκος, οίκος, «οικιακό» και λόγος, logos, «γνώση»), αναφέρεταιπερίπου στον ίδιο τομέα σπουδών με την οικολογία του πληθυσμού. Πηγάζει από τη διαίρεση της οικολογίας σε αυτεκολογία - τη μελέτη μεμονωμένων ειδών σε σχέση με το περιβάλλον - και συνεκολογία - τη μελέτη ομάδων οργανισμών σε σχέση με το περιβάλλον - ή κοινοτική οικολογία. Ο Odum (ένας Αμερικανός βιολόγος) πίστευε ότι η συνεκολογία πρέπει να χωριστεί σε οικολογία πληθυσμού, κοινοτική οικολογία και οικολογία οικοσυστήματος, ορίζοντας την αυτοοικολογία ως "οικολογία ειδών".
Ωστόσο, εδώ και αρκετό καιρό οι βιολόγοι έχουν αναγνωρίσει ότι το μεγαλύτερο επίπεδο οργάνωσης ενός είδους είναι ο πληθυσμός, επειδή σε αυτό το επίπεδο η γονιδιακή δεξαμενή των ειδών είναι πιο συνεπής. Στην πραγματικότητα, ο Odum θεώρησε την "αυτοοικολογία" ως "τρέχουσα τάση" στην οικολογία (δηλαδή έναν αρχαϊκό όρο), αν και συμπεριέλαβε την "οικολογία των ειδών" ως μία από τις τέσσερις κατηγορίες της οικολογίας.
Η πρώτη δημοσίευση του Population Ecology (αρχικά ονομαζόμενη Population Ecology Research) κυκλοφόρησε το 1952.
Ερευνητικές εργασίες για την οικολογία του πληθυσμού μπορούν επίσης να βρεθούν σε περιοδικά για την οικολογία των ζώων.
Δυναμική πληθυσμού
Η δυναμική του πληθυσμού είναι ένας κλάδος των βιοεπιστημών που μελετά το μέγεθος και την ηλικιακή σύνθεση των πληθυσμών ως δυναμικά συστήματα, και τις βιολογικές και περιβαλλοντικές διεργασίες που τους οδηγούν (για παράδειγμα, ποσοστά γεννήσεων και θανάτων, και μετανάστευση και μετανάστευση). Παραδείγματα σεναρίων είναι η γήρανση του πληθυσμού, η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση.
Η εκθετική ανάπτυξη περιγράφει την άναρχη αναπαραγωγή. Αυτό είναι πολύ ασυνήθιστο να το δει κανείς στη φύση. Η αύξηση του πληθυσμού ήταν εκθετική τα τελευταία 100 χρόνια.
Ο Thomas M althus πίστευε ότι η αύξηση του πληθυσμού θα οδηγούσε σε υπερπληθυσμό και ασιτία λόγω έλλειψης πόρων, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων. Στο μέλλον, οι άνθρωποι δεν θα μπορούν να θρέψουν μεγάλους πληθυσμούς. Η βιολογική υπόθεση της εκθετικής ανάπτυξης είναι ότι ο κατά κεφαλήν ρυθμός ανάπτυξης είναι σταθερός. Η ανάπτυξη δεν περιορίζεται στη σπανιότητα πόρων ή στη θήρευση.
Η δυναμική πληθυσμού έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλές εφαρμογές της θεωρίας ελέγχου. Χρησιμοποιώντας την εξελικτική θεωρία παιγνίων, τα πληθυσμιακά παιχνίδια εφαρμόζονται ευρέως σε διάφορα βιομηχανικά και καθημερινά πλαίσια. Χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα πολλαπλών εισόδων, πολλαπλών εξόδων (MIMO), αν και μπορούν να προσαρμοστούν για χρήση σε συστήματα μονής εισόδου, μονής εξόδου (SISO). Μερικά παραδείγματα εφαρμογών είναι στρατιωτικές εκστρατείες, διανομή πόρων για διανομή νερού, αποστολή κατανεμημένων γεννητριών, εργαστηριακά πειράματα, προβλήματα μεταφοράς, προβλήματα επικοινωνίας. Επιπρόσθετα, με την κατάλληλη προσαρμογή των προβλημάτων παραγωγής, η δυναμική του πληθυσμού μπορεί να είναι μια αποτελεσματική και εύκολη στην εφαρμογή λύση για προβλήματα ελέγχου. Πολλές επιστημονικές μελέτες έχουν γίνει και βρίσκονται σε εξέλιξη.
Υπερπληθυσμός
Υπερπληθυσμός συμβαίνει όταν ο πληθυσμός ενός είδους υπερβαίνει τη φέρουσα ικανότητα μιας οικολογικής θέσης. Αυτό μπορεί να είναι το αποτέλεσμααύξηση του ποσοστού γεννήσεων (ποσοστό γονιμότητας), μείωση του ποσοστού θνησιμότητας, αύξηση της μετανάστευσης ή μη βιώσιμο βίωμα και εξάντληση πόρων. Επιπλέον, αυτό σημαίνει ότι εάν υπάρχουν πάρα πολλοί άνθρωποι σε έναν βιότοπο, οι άνθρωποι περιορίζουν τους διαθέσιμους πόρους για να επιβιώσουν. Η ηλικιακή δομή του πληθυσμού δεν παίζει ιδιαίτερο ρόλο.
Στην άγρια φύση, ο υπερπληθυσμός προκαλεί συχνά την αύξηση των πληθυσμών των αρπακτικών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον έλεγχο του πληθυσμού του θηράματος και τη διασφάλιση ότι εξελίσσεται προς όφελος των γενετικών χαρακτηριστικών που το καθιστούν λιγότερο ευάλωτο στα αρπακτικά (και το αρπακτικό μπορεί να συνεξελιχθεί).
Ελλείψει αρπακτικών, τα είδη δεσμεύονται από τους πόρους που μπορούν να βρουν στο περιβάλλον τους, αλλά αυτό δεν ελέγχει απαραίτητα τον υπερπληθυσμό. Τουλάχιστον βραχυπρόθεσμα. Μια άφθονη προσφορά πόρων μπορεί να οδηγήσει σε πληθυσμιακή έκρηξη ακολουθούμενη από πληθυσμιακή κρίση. Τα τρωκτικά όπως τα λέμινγκ και οι βολίδες έχουν αυτούς τους κύκλους ταχείας αύξησης του πληθυσμού και επακόλουθης μείωσης. Οι πληθυσμοί των λαγών με χιονοπέδιλα αλλάζουν επίσης δραματικά κυκλικά, όπως και ένας από τους θηρευτές που τους κυνηγούν, ο λύγκας. Η παρακολούθηση αυτής της τάσης είναι πολύ πιο εύκολη από την αναγνώριση του γονιδιώματος ενός πληθυσμού.
