ประชากร (population) หมายถึง กลุ่มสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน อาศัยอยู่ในบริเวณเดียวกัน ในช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งในแต่ละบริเวณจะมีจำนวนประชากรที่แตกต่างกัน ความหนาแน่นของประชากร (population density) หมายถึง จำนวนประชากรต่อหน่วยพื้นที่ หรือปริมาตร การศึกษาขนาดหรือลักษณะความหนาแน่นของจำนวนประชากรในแหล่งที่อยู่หนึ่งๆ สามารถศึกษาได้จาก การอพยพเข้าของกลุ่มสิ่งมีชีวิต การอพยพออกของกลุ่มสิ่งมีชีวิต การเกิดของกลุ่มสิ่งมีชีวิต และการตายของกลุ่มสิ่งมีชีวิต

ความหนาแน่นประชากร

แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. ความหนาแน่นประชากรอย่างหยาบ (crude density) เป็นการวัดความหนาแน่นของประชากรต่อพื้นที่ทั้งหมดที่อยู่อาศัย เช่น

พื้นที่ป่ามี 10 ไร่ มีแมลงเต่าทองอยู่ 500 ตัว เพราะฉะนั้น ความหนาแน่น = 500/10 ตัวต่อไร่ = 50 ตัวต่อไร่

2. ความหนาแน่นประชากรเชิงนิเวศ (ecological density) เป็นการวัดความหนาแน่นของประชากรต่อพื้นที่อยู่อาศัยจริงของสิ่งมีชีวิตนั้น เช่น

ในพื้นที่ป่ามี 50 ไร่ แต่มีบริเวณที่ปลูกผักรวมแล้วเพียง 10 ไร่ ประชากรแมลงเต่าทองมีอยู่ 5,000 ตัว ดังนั้น ความหนาแน่น = 5,000/10 ตัวต่อไร่ = 500 ตัวต่อไร่

การหาความหนาแน่นของประชากร

ทำได้หลายวิธี ขึ้นอยู่กับชนิดและพฤติกรรมของประชากร แบ่งเป็น 2 วิธี คือ

1. การหาความหนาแน่นที่แท้จริง (absolute density) เป็นการวัดจำนวนประชากรทั้งหมด ซึ่งในธรรมชาติเป็นการยากที่จะได้จำนวนประชากรทั้งหมดที่แท้จริง แบ่งเป็น

1.1) การนับประชากรทั้งหมด (total count) เป็นการนับประชากรทั้งหมดโดยตรง พื้นที่ต้องไม่ใหญ่เกินไป เช่น การนับประชากรต้นมะม่วง ต้นยาง สัตว์ที่มีขนาดใหญ่ เคลื่อนที่ช้า เช่น ฝูงสัตว์ต่างๆ 

1.2) การสุ่มตัวอย่าง (random sampling method) เป็นการประมาณความหนาแน่นของประชากร โดยการเลือกตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของประชากรของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การสุ่มตัวอย่างที่นิยมใช้ ได้แก่

- การสุ่มตัวอย่างแบบวางแปลง (quadrat sampling method) เป็นวิธีการวางแปลงสุ่มตัวอย่างสิ่งมีชีวิตบางส่วนในบริเวณที่ต้องการศึกษา แล้วนำมาคิดคำนวณเทียบกับพื้นที่ทั้งหมด เพื่อหาความหนาแน่นซึ่งเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ค่อนข้างอยู่กับที่ เช่น พืช เพรียงทะเล

- การทำเครื่องหมายและจับซ้ำ (mark and recapture method) เป็นวิธีการสุ่มที่เหมาะกับสัตว์ที่มีการแพร่กระจายในวงกว้าง เช่น ปลา เต่า นก ทำโดยจับสิ่งมีชีวิตที่ต้องการสำรวจมาติดเครื่องหมาย แล้วปล่อยกลับไปในธรรมชาติเป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วไปสุ่มจับมาใหม่ ซึ่งจะมีทั้งตัวที่มีเครื่องหมายและไม่มีเครื่องหมาย นำมาคำนวณประชากรจากสูตร

P/M = p/m

เมื่อ P = จำนวนประชากรทั้งหมดที่ต้องการสำรวจ

M = จำนวนประชากรที่ทำเครื่องหมายแล้วปล่อย

p = จำนวนประชากรที่จับได้ใหม่ทั้งหมด

m = จำนวนประชากรที่จับได้ และมีเครื่องหมาย

ตัวอย่างเช่น จับปลามาจากสระ 50 ตัว ติดเครื่องหมายทั้ง 50 ตัว แล้วปล่อยลงสระเก่า จากนั้นอีก 6 เดือน จับปลาขึ้นมาใหม่ได้ 30 ตัว มีพวกติดเครื่องหมาย 5 ตัว ดังนั้น ประชากรของปลาในสระจะมี 300 ตัว

2. การหาความหนาแน่นสัมพัทธ์ (relative density) เป็นการบอกความหนาแน่นของประชากรในเชิงเปรียบเทียบ มีหลายวิธี เช่น

- จำนวนเครื่องหมาย หรือจำนวนร่องรอยที่สัตว์ทำไว้ เช่น รูไส้เดือน รูปูลม ปลอกดักแด้

- จำนวนปลาที่จับได้แต่ละครั้ง ใช้เป็นเครื่องชี้บอกขนาดของประชากรปลาในน้ำได้

การแพร่กระจายของประชากร (population dispersion)

คือการกระจายตัวของสมาชิกในกลุ่มประชากรในบริเวณที่อาศัย ลักษณะการกระจายของสิ่งมีชีวิตจะแตกต่างกัน โดยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม รูปแบบของการกระจายมักใช้พืชเป็นเกณฑ์ เนื่องจากพืชมีโครงสร้างถาวร เห็นได้ชัดเจนกว่าสัตว์ รูปแบบการกระจายปกติจะแบ่งได้ 3 แบบ ได้แก่

1. การกระจายแบบกลุ่ม (clumped distribution) เป็นการกระจายไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งบริเวณ กระจุกตัวอยู่บริเวณใดบริเวณหนึ่งเป็นกลุ่มๆ เป็นการกระจายที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพวกสัตว์ ซึ่งมีพฤติกรรมการอยู่ร่วมกันเป็นกลุ่มหรือสังคม การกระจายแบบนี้เนื่องมาจากปัจจัยสำคัญของการดำรงชีวิตมีการกระจายไม่สม่ำเสมอ

2. การกระจายแบบสม่ำเสมอ (uniform distribution) เป็นการกระจายที่มีการจัดระเบียบ เพื่อให้ได้รับปัจจัยการดำรงชีวิตเท่าๆ กัน เนื่องจากการกระจายตัวแบบนี้มักจะเป็นบริเวณที่มีปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตจำกัด แต่การกระจายของปัจจัยนั้นสม่ำเสมอ เช่น ในทะเลทรายมีน้ำเป็นปัจจัยจำกัด รากของพืชจะกระจายออกเป็นรัศมี และรากแต่ละต้นจะไม่รุกล้ำกัน ทำให้ช่วงห่างระหว่างต้นเท่าๆ กัน พืชทะเลทรายบางชนิดปล่อยสารพิษออกมาทางราก เพื่อป้องกันไม่ให้เมล็ดของต้นอื่นมางอกใกล้ๆ เป็นการลดการแก่งแย่ง ในสัตว์ก็เช่นกันที่มีการจัดระเบียบในเรื่องที่อยู่อาศัย เช่น นกที่ทำรังตามหน้าผาจะมีระยะห่างของรังพอๆ กัน

3. การกระจายแบบสุ่ม (random distribution) เป็นการกระจายสิ่งมีชีวิตที่ไม่เจาะจงที่อยู่อาศัย เนื่องจากเป็นบริเวณที่มีปัจจัยการดำรงชีวิตมาก และกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ สิ่งมีชีวิตจึงอยู่อาศัยได้ทุกที่โดยมีการแก่งแย่งแข่งขันไม่สูง เช่น ต้นไม้ในป่าเขตร้อนชื้นจะเจริญเติบโตโดยไม่เจาะจงพื้นที่ เพราะพื้นดินมีความอุดมสมบูรณ์และมีความชื้นสูง

ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่กระจายของประชากร

เรียกว่า ปัจจัยจำกัด (limiting factor) ที่มีผลต่อการกำหนดชนิดของสิ่งมีชีวิต ประกอบด้วย

1. ปัจจัยทางกายภาพ คือ ลักษณะทางกายภาพบางประการ เช่น ความสูงจากระดับน้ำทะเล อุณหภูมิ แสง ความชื้น  ความเป็นกรด-เบส ฯลฯ พบว่ามีผลต่อการแพร่กระจายของประชากรของสิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น

- ความสูงจากระดับน้ำทะเล มีผลต่อการแพร่กระจายของพืชบางชนิด เช่น ความสูงจากระดับน้ำทะเล 1,000-1,700 เมตร พบว่าสนสามใบขึ้นอยู่ค่อนข้างมาก และที่ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลต่ำกว่า 1,000 เมตร จะพบสนสองใบขึ้นอยู่กระจัดกระจายทั่วไป

- อุณหภูมิ ในพื้นที่แถบทะเลทรายซึ่งมีอุณหภูมิค่อนข้างสูงนั้น มักจะพบว่ามีมีพืชบางชนิดเท่านั้นที่สามารถขึ้นอยู่ได้ เช่น พืชพวกกระบองเพชร เนื่องจากสามารถทนอุณหภูมิที่สูงถึง 60 องศาเซลเซียสได้ดี

- แสง มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชบางชนิด เช่น เดือย ซึ่งเป็นวัชพืชวันสั้น (short-day plant) ต้องการแสงแดดจัดในช่วงสั้นๆ และอุณหภูมิสูงในการเจริญเติบโต

2. ปัจจัยทางกายภาพ ในสภาพธรรมชาติทั่วไปพบว่า มีสิ่งมีชีวิหลากหลายชนิดอาศัยอยู่ร่วมกัน โดยสิ่งมีชีวิตบางชนิดมีปัจจัยทางชีวภาพที่เป็นปัจจัยจำกัดต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นได้ เช่น กรณีเสือ หรือสิงโต ซึ่งเป็นผู้ล่า กับกวางซึ่งเป็นเหยื่อ กรณีดังกล่าวพบว่า เสือและสิงโตเป็นปัจจัยจำกัดต่อการอยู่รอดของกวาง หรือกรณีการแข่งขันเพื่ออยู่รอดในสังคมของสัตว์ชนิดเดียวกันพบว่า สัตว์ที่แข็งแรงกว่าจะมีโอกาสเจริญเติบโต และอยู่รอดกว่าสัตว์ที่อ่อนแอกว่า

นอกจากนี้ ยังมีปัจจัยชีวภาพอื่นๆ ที่พบ ได้แก่ สิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตต่างถิ่น ซึ่งพบว่าในพื้นที่หนึ่งๆ มักจะมีสิ่งมีชีวิตทั้งพืช และสัตว์ที่เป็นสิ่งมีชีวิตต่างถิ่น เข้ามาในพื้นที่นั้นอยู่เสมอ จนทำให้สิ่งมีชีวิตเดิมที่มีอยู่ได้รับผลกระทบในลักษณะถูกแก่งแย่งที่อยู่อาศัยและอาหาร หรือการถูกขัดขวางการแพร่กระจายพันธุ์จากสิ่งมีชีวิตต่างถิ่น เช่น ผักตบชวา ที่แพร่กระจายลงสู่แหล่งน้ำ และเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว จนทำให้ผักตบไทยซึ่งเป็นพันธุ์ดังเดิมในแหล่งน้ำนั้น ลดจำนวนลงหรือสูญพันธุ์ไป

พัดชา วิจิตรวงศ์