0:00:02.116,0:00:04.372
У серіях з вивчення біології ми провели разом багато тижнів

0:00:04.372,0:00:06.293
обговорюючи фізіологію тварин і рослин.

0:00:06.293,0:00:08.331
Також ми вивчили як функціюють клітини для утворення тканин,

0:00:08.331,0:00:10.020
органів, систем органів

0:00:10.020,0:00:13.105
шматків м'яса і овочів, якими є ми.

0:00:13.105,0:00:14.539
Щоб зрозуміти весь організм,

0:00:14.539,0:00:17.582
важливо знати процеси, що відбувається, на всіх рівнях.

0:00:17.582,0:00:19.650
Так само і з екологією.

0:00:19.650,0:00:23.677
Але замість збільшення чи зменшення масштабів різних рівнів у живій істоті,

0:00:23.677,0:00:25.870
ми можемо збільшувати і зменшувати масштаби Землі.

0:00:25.870,0:00:27.420
Залежності від степені збільшення,

0:00:27.420,0:00:30.425
ми можемо дізнатися безліч речей про нашу планету.

0:00:30.425,0:00:32.897
Наприклад, ми можемо розглянути групу певного виду

0:00:32.897,0:00:35.553
та як вони разом живуть у конкретній географічній зоні.

0:00:35.553,0:00:37.074
Це демекологія

0:00:37.074,0:00:38.371
Також є синекологія,

0:00:38.371,0:00:40.951
де розглядають групи різних організмів, що живуть разом

0:00:40.951,0:00:42.700
та з`ясовують як вони впливають один на одного.

0:00:42.700,0:00:45.952
Напрям екології, що вивчає найменші одиниці це екологія екосистем.

0:00:45.952,0:00:49.201
Наука про те, як все живе та неживе

0:00:49.201,0:00:51.405
взаємодіє між собою в усій екосистемі.

0:00:51.406,0:00:54.301
Тож почнемо із демекології,

0:00:54.301,0:00:56.474
Наука про групи певного виду,

0:00:56.474,0:00:58.853
які, в основному, взаємодіють між собою,

0:00:58.853,0:01:00.613
Щоб зрозуміти, чому ці популяції

0:01:00.613,0:01:03.630
відрізняються залежно від часу та місця, де вони знаходяться.

0:01:03.630,0:01:07.242
Ти можеш запитати себе, чи є взагалі якась користь з цього?

0:01:07.251,0:01:09.693
Що ж, це просто мега корисно.

0:01:09.693,0:01:13.192
Наприклад, давайте розглянемо спалах вірусу Західного Нілу,

0:01:13.192,0:01:16.333
який вразив Даллас, Техас, влітку 2012.

0:01:16.343,0:01:19.243
В окрузі Даллас померло 12 чоловік від вірусу,

0:01:19.243,0:01:20.623
як і в фільмі.

0:01:20.623,0:01:22.744
Майже 300 чоловік було заражено.

0:01:22.747,0:01:24.810
Але в 2011 році, в усьому округу Техас

0:01:24.810,0:01:28.027
було повідомлено лише про 27 випадків Західного Нілу і лише 2 смерті.

0:01:28.027,0:01:29.140
Цей факт здається важливим.

0:01:29.140,0:01:30.038
Тож що трапилось?

0:01:30.038,0:01:32.033
Виявляється, що це проблема демекології.

0:01:32.033,0:01:33.911
Західний Ніл переноситься комарами,

0:01:33.911,0:01:36.717
а в 2012 в Далласі популяція комарів

0:01:36.717,0:01:39.114
розгромила цегляну стіну, немов би Kool-aid man,

0:01:39.114,0:01:40.599
поширюючи Західний Ніл як божевільна.

0:01:40.599,0:01:44.191
Чому цей спалах стався в 2012, а не роком раніше?

0:01:44.191,0:01:47.390
І чому це сталося в Техасі, а не в Нью-Джерсі?

0:01:47.390,0:01:49.382
Відповідь -- демекологія.

0:01:49.382,0:01:50.107
(вступ)

0:01:59.637,0:02:02.318
Перш ніж ми почнемо розгадувати таємниці спалаху хвороб,

0:02:02.318,0:02:04.816
треба зрозуміти основи демекології.

0:02:04.816,0:02:08.286
Для початківців, популяція -- це просто група індивідуумів

0:02:08.286,0:02:10.989
одного виду, які регулярно взаємодіють.

0:02:10.989,0:02:14.240
Як часто організми взаємодіють залежить від географії.

0:02:14.240,0:02:16.541
Ти частіше зустрічаєшся з тим, хто живе поряд,

0:02:16.541,0:02:18.259
ніж з тими, хто живе далеко.

0:02:18.259,0:02:20.597
Як результати, індивідууми, що знаходяться близько до тебе

0:02:20.597,0:02:22.888
будуть тими, з ким ти змагаєшся за їжу, простір для життя,

0:02:22.888,0:02:24.353
приятелів та все таке інше.

0:02:24.353,0:02:26.349
Для того, щоб зрозуміти, чому існують різні популяції

0:02:26.349,0:02:27.879
залежно від часу та місця,

0:02:27.879,0:02:31.105
демекологу треба знати дещо про популяції.

0:02:31.105,0:02:32.425
Наприклад, густота популяції.

0:02:32.425,0:02:34.603
У нашому випадку, кільки комарів

0:02:34.603,0:02:37.742
на більшій площі Далласу, що можуть вступити в контакт один з одним.

0:02:37.742,0:02:40.161
Густота популяції змінюється залежно від ряду факторів.

0:02:40.161,0:02:41.787
І всі є досить інтуїтивними.

0:02:41.787,0:02:43.739
Вона збільшується, коли індивідууми

0:02:43.739,0:02:46.078
народжуються або іммігрують, тобто прибувають.

0:02:46.078,0:02:49.750
І зменшується через смерть або еміграцію,

0:02:49.750,0:02:50.956
чи ж індивідууми відбувають.

0:02:50.956,0:02:53.370
Досить просто. Але будучи демекологом,

0:02:53.370,0:02:55.996
тобі також треба знати про географічне розташування

0:02:55.996,0:02:58.450
індивідуумів у певній популяції.

0:02:58.450,0:03:00.122
Це -- поширення.

0:03:00.122,0:03:01.839
Наприклад, чи всі комарі згруповані разом?

0:03:01.839,0:03:03.691
Чи вони рівномірно поширені в окрузі?

0:03:03.691,0:03:05.633
Чи немає тут випадкового розміщення?

0:03:05.633,0:03:07.408
Відповідь на ці запитання дають науковці,

0:03:07.408,0:03:09.890
огляд популяції в конкретний момент.

0:03:09.890,0:03:12.593
Щоб розібратися в загадці спалаху Західного Нілу,

0:03:12.593,0:03:15.269
яке потребує інформації щодо зміни популяції протягом часу,

0:03:15.269,0:03:19.132
тобі слід розглянути один із основних принципів демекології.

0:03:19.132,0:03:20.817
Зростання населення.

0:03:20.817,0:03:22.784
Є безліч різних факторів, що слугують причинами зростання населення.

0:03:22.784,0:03:25.308
і вони можуть суттєво змінюватися між різними організмами.

0:03:25.308,0:03:26.551
Таке поняття як плодючість,

0:03:26.551,0:03:28.993
тобто скільки потомків може мати індивідуум протягом життя,

0:03:28.993,0:03:31.518
значно впливає на розмір популяції.

0:03:31.520,0:03:35.626
Наприклад, чому популяції комарів так швидко ростуть,

0:03:35.626,0:03:38.164
в той час як вимираючі чорні носороги можуть вже ніколи тут не жити

0:03:38.164,0:03:39.944
від одного пострілу браконьєрів?

0:03:39.944,0:03:42.467
Для новачків, комарі можуть мати 2000 потомків

0:03:42.467,0:03:44.194
протягом їхнього 2-тижневого життя.

0:03:44.194,0:03:47.286
А носороги можуть мати десь 5 протягом 40 років.

0:03:47.286,0:03:50.034
Проте, популяція, зазвичай або й завжди,

0:03:50.034,0:03:53.136
не зростає у повній силі і не може зростати безкінечно.

0:03:53.136,0:03:55.031
Щоб зрозуміти на скільки швидко чи повільно,

0:03:55.031,0:03:57.713
високо чи низько може зростати популяція,

0:03:57.713,0:03:59.880
слід звернути уваги на те, що стримує цей зріст.

0:03:59.880,0:04:01.916
Ці фактори, відповідно, називаються

0:04:01.931,0:04:03.854
стримуюючі фактори.

0:04:03.854,0:04:05.941
Припустимо, ти комар в Далласі в 2011

0:04:05.941,0:04:07.118
за рік до спалаху.

0:04:07.118,0:04:10.432
В той час, темпи зростання не були такими як в 2012,

0:04:10.432,0:04:12.394
тож щось тебе стримувало.

0:04:12.394,0:04:14.975
Щоб з`ясувати ті стримувальні фактори,

0:04:14.975,0:04:17.140
слід зменшити те, що ти потребуєш будучи комарем,

0:04:17.140,0:04:19.419
щоб жити та успішно розмножуватися.

0:04:19.419,0:04:20.741
Перш за все, тобі треба знайти їжу.

0:04:20.741,0:04:22.830
Тепер ти комар і їси все підряд.

0:04:22.830,0:04:25.326
Але для того, щоб розмножуватися, припустимо ти самка,

0:04:25.326,0:04:26.837
тобі потрібна кров.

0:04:26.851,0:04:29.733
Тобі треба знайти хребетну тварину і висмоктати кров.

0:04:29.733,0:04:32.432
Очевидно, у Далласі достатньо хребетних,

0:04:32.432,0:04:33.875
для того щоб ти змогла висмоктати кров.

0:04:33.875,0:04:36.341
У мене є гарні хребетні товариші у Далласі.

0:04:36.341,0:04:38.541
Ти навіть можеш висмоктати трохи їхньої крові.

0:04:38.541,0:04:39.498
Наступне, температура.

0:04:39.498,0:04:42.129
Оскільки ви, комарі, холоднокровні, повинно бути тепло,

0:04:42.129,0:04:43.714
щоб ви були активними.

0:04:43.714,0:04:48.297
Тож в Техасі досить тепло, а зима 2011 та 2012 була особливо тепла.

0:04:48.297,0:04:51.261
Насправді, літо 2012 було неймовірно гарячим,

0:04:51.261,0:04:53.546
що й допомогло прискорити життєвий цикл комарів.

0:04:53.546,0:04:55.540
Тож це один із стримувальних факторів, який вплинув

0:04:55.540,0:04:57.148
на комарів в Далласі.

0:04:57.148,0:04:58.618
Тепер щодо товаришів.

0:04:58.618,0:05:01.321
Якщо ти комар-самка, тобі треба знайти милого комара-самця

0:05:01.321,0:05:03.155
з роботою та бажано власною машиною,

0:05:03.155,0:05:05.676
адже Даллас досить велике місто, де можна паруватися.

0:05:05.676,0:05:07.505
Це, власне, й не дуже важко, для комарів.

0:05:07.505,0:05:10.321
Самці просто збираються в хмару з комарів

0:05:10.321,0:05:12.387
у сутінках кожної ночі під час періоду спарювання.

0:05:12.387,0:05:15.105
І все що залишається самкам, це знайти хмару з її місцевим хлопцем

0:05:15.105,0:05:17.057
і залетіти туди, щоб спаруватися з ним.

0:05:17.057,0:05:18.147
Простіше простого.

0:05:18.147,0:05:19.511
Нарешті, простір.

0:05:19.511,0:05:20.460
і ага!

0:05:20.460,0:05:22.711
Адже тут у нас є інший важливий ключ.

0:05:22.711,0:05:25.312
Комарам треба відкладати яйця в стоячій воді.

0:05:25.312,0:05:26.970
І якщо є щось, що ненавидять личинки комара,

0:05:26.970,0:05:29.198
то це злива, яка затопить калюжу з водою,

0:05:29.198,0:05:30.107
де вони жили.

0:05:30.107,0:05:32.943
Оскільки, в Далласі влітку 2012 вдарила сильна засуха,

0:05:32.943,0:05:35.970
було багато брудних калюж з комарами,

0:05:35.970,0:05:38.182
які доглядали за безліччю

0:05:38.182,0:05:40.473
комарів, що були заражені Західним Нілом.

0:05:40.473,0:05:42.026
Тож, коли ми глянемо на ці факти,

0:05:42.026,0:05:43.479
ми знайдемо хоча б 2 стримувальні фактори

0:05:43.479,0:05:45.878
для зростання популяції комарів в Далласі,

0:05:45.878,0:05:48.076
причиною чого ще виникла в 2011:

0:05:48.076,0:05:50.141
обмеження температури та місця.

0:05:50.141,0:05:51.924
Було дуже жарко і було безліч місць

0:05:51.924,0:05:55.910
для відкладання яєць і свободи, щоб збожеволіти.

0:05:55.910,0:05:58.147
Демекологи групують стримувальні фактори

0:05:58.147,0:05:59.672
на 2 різні категорії:

0:05:59.672,0:06:02.441
залежні від щільності та незалежні від щільності.

0:06:02.441,0:06:03.682
Вони поділили саме таким чином,

0:06:03.682,0:06:05.559
щоб знати чи зростання популяції контролюється

0:06:05.559,0:06:07.046
кількістю індивідуумів у ній

0:06:07.046,0:06:08.912
чи контролюється чимось іншим.

0:06:08.912,0:06:10.206
Причини цих обмежень важливі,

0:06:10.206,0:06:12.461
адже вони впливають на

0:06:12.461,0:06:14.509
ємкість середовища комарів.

0:06:14.509,0:06:17.550
Це кількість індивідуумів, які можуть використовувати достатню

0:06:17.550,0:06:18.947
кількість ресурсів у середовищі їхнього перебування.

0:06:18.947,0:06:22.131
Тож обмеження залежні від щільності є факторами, що зупиняють зростання

0:06:22.131,0:06:25.283
через вплив навколишнього середовища спричиненого розміром популяції.

0:06:25.284,0:06:27.824
Наприклад, може не вистачати

0:06:27.824,0:06:29.848
їжі, води та місця, де б всі жили.

0:06:29.848,0:06:31.824
Або причиною може бути надмірна кількість індивідуумів,

0:06:31.824,0:06:33.104
а поряд збільшується популяція хижаків,

0:06:33.104,0:06:36.411
що допомагає тримати популяцію під контролем.

0:06:36.411,0:06:38.848
Такі речі як хвороба, також є обмеженням залежним від щільності.

0:06:38.848,0:06:40.677
Багато індивідуумів, що живуть в близьких кварталах,

0:06:40.677,0:06:43.101
можуть розносити інфекцію як божевільні.

0:06:43.101,0:06:44.892
Тож, я не думаю, що комарам з Далласу

0:06:44.892,0:06:46.265
не буде вистачати хребетних для обіду.

0:06:46.265,0:06:50.725
Але давайте гіпотетично уявим, що вибух популяції місцевих комарів

0:06:50.725,0:06:52.722
спричинив подібний вибух

0:06:52.722,0:06:54.531
кількості мексиканських бульдогових кажанів,

0:06:54.531,0:06:56.784
Офіційних летючих ссавців Техасу.

0:06:56.784,0:06:58.146
Вони їдять комарів.

0:06:58.146,0:07:00.947
Це було б стримувальним фактором залежним від щільності.

0:07:00.947,0:07:03.526
Більша кількість комарів є причиною збільшення кажанів,

0:07:03.526,0:07:04.964
що стає причиною зменшення комарів.

0:07:04.964,0:07:05.591
Це досить просто.

0:07:05.591,0:07:08.546
Коли обмеження залежні від щільності починають вступати в дію

0:07:08.546,0:07:10.102
і починають обмежувати приріст популяції,

0:07:10.102,0:07:12.570
це означає що ємкість середовища повністю заповнена.

0:07:12.570,0:07:15.623
Інші стримувальні фактори -- незалежні від щільності,

0:07:15.623,0:07:18.233
не мають ніякого відношенння до індивідуумів, що знаходяться там

0:07:18.233,0:07:19.011
та густоти населення.

0:07:19.011,0:07:21.880
У багатьох випадках, ці обмеження описуються

0:07:21.880,0:07:23.127
в рамках катастроф.

0:07:23.127,0:07:25.352
Виверження вулкану, мусон, Чорнобиль.

0:07:25.352,0:07:28.355
В будь-якому випадку, ключові аспекти способу життя популяції

0:07:28.355,0:07:31.031
змінюються, що ускладнює саме існування.

0:07:31.031,0:07:32.382
Ці фактори не обов'язково мають бути супер ефектними.

0:07:32.382,0:07:36.446
Повернемося до комарів. Припустимо в 2013 була страшна гроза.

0:07:36.446,0:07:40.045
У канави лило немов з відра в Далласі протягом 3 місяців.

0:07:40.045,0:07:42.010
Це заважало комариним гніздам із яйцями

0:07:42.010,0:07:43.633
відриватися в стоячій воді.

0:07:43.633,0:07:46.104
Тож кількість народжених була б значно меншою того року.

0:07:46.104,0:07:47.784
По цій же схемі, якщо температура коливалася іншим чином

0:07:47.784,0:07:49.670
і було б незвично холодно все літо,

0:07:49.670,0:07:51.629
приріст комах би спав.

0:07:51.629,0:07:53.738
Але правда в тому, що існує мільярд з половиною ситуацій,

0:07:53.738,0:07:56.525
як великих, так і малих, що стали б причиною популяцій

0:07:56.525,0:07:58.809
або досягнувши ємкості середовища,

0:07:58.809,0:08:01.106
або зникнувши через зовнішні фактори.

0:08:01.106,0:08:04.573
Завданням демеколога -- з`ясувати ці фактори.

0:08:04.573,0:08:07.411
А ось чому потрібна математика.

0:08:07.411,0:08:08.888
Математика, наша приятелька, стверджує, що будь-яка популяція,

0:08:08.888,0:08:11.753
будь-яка, буде рости в експоненціально,

0:08:11.753,0:08:14.723
якщо не виникне ніяких перешкод.

0:08:14.723,0:08:17.000
Показовий ріст означає, що популяція росте

0:08:17.000,0:08:19.454
пропорційно до чисельності популяції.

0:08:19.454,0:08:21.320
Тож тут, на початку 2012

0:08:21.320,0:08:22.887
напевно, було лише 1 000 комарів в Далласі.

0:08:22.887,0:08:24.935
Але потім, скажемо, через місяць, з`явилося 3 000.

0:08:24.935,0:08:27.389
Тож, народивши в три рази більше комарів,

0:08:27.389,0:08:29.800
їхня популяція зростала в 3 рази швидше,

0:08:29.800,0:08:31.217
ніж тоді, коли їх було 1 000.

0:08:31.217,0:08:32.449
Потім їх стає 9 000,

0:08:32.449,0:08:34.063
тобто в 3 рази швидше,

0:08:34.063,0:08:35.903
ніж тоді, коли їх було 3 000.

0:08:35.903,0:08:37.264
і так далі до некінечності.

0:08:37.264,0:08:39.507
і по такому ж сценарію, всі комарі

0:08:39.507,0:08:41.414
" Ось вам, ємкість середовища, вкрита хітином впритул!

0:08:41.414,0:08:43.204
Ніщо нас не зупинить"

0:08:43.204,0:08:44.381
Але знаєте, чого на справді не відбулось?

0:08:44.381,0:08:46.067
Тобто, це могло трохи статись.

0:08:46.067,0:08:48.594
Люди перебувають на кривій показового росту,

0:08:48.594,0:08:51.122
ще, наприклад, з індустріальної революції.

0:08:51.122,0:08:54.928
Але врешті-решт щось зупиняє ріст населення.

0:08:54.928,0:08:56.688
Причиною цього може бути залежний від щільності фактор,

0:08:56.688,0:08:58.911
таке як недостача їжі, епідемія.

0:08:58.911,0:09:00.896
Або причиною може бути незалежний від щільності фактор,

0:09:00.896,0:09:02.643
таке як астероїд, що накриє весь континент.

0:09:02.643,0:09:06.846
Проте, крива показового росту не може завжди рости.

0:09:06.846,0:09:09.025
Коли ці фактори вступають в силу,

0:09:09.025,0:09:10.973
популяція зазнає лише логічного росту.

0:09:10.973,0:09:13.260
Це означає, що популяція обмежена

0:09:13.260,0:09:14.494
ємкістю середовища,

0:09:14.494,0:09:17.708
що й не потребує багато питань.

0:09:17.708,0:09:19.728
Бачите, як графік вирівнюється зверху?

0:09:19.728,0:09:21.431
Фактор, що створює цю стабільність

0:09:21.431,0:09:24.153
майже завжди залежить від щільності.

0:09:24.153,0:09:26.435
Якщо збільшити кількість комарів, приріст популяції

0:09:26.435,0:09:30.073
почне зменшуватися, адже буде нестача їжі та простору.

0:09:30.073,0:09:32.590
І коли ми приходимо до ті точки, де кількість зрівнюється,

0:09:32.590,0:09:34.551
це число й буду ємкістю середовища

0:09:34.551,0:09:35.863
популяції комарів у певному місці.

0:09:35.863,0:09:37.764
Тепер давай примінемо ці ідеї

0:09:37.764,0:09:40.332
використовуючи просте рівняння, яке дозволить нам

0:09:40.332,0:09:43.760
вирахувати приріст будь-якої популяції.

0:09:43.760,0:09:46.511
Я знаю, це математика, але прокинтесь, адже це важливо!

0:09:46.511,0:09:48.915
Даллас залежать від тебе!

0:09:48.915,0:09:52.002
Тож давайте підрахуємо популяцію комарів в Далласі

0:09:52.002,0:09:54.226
протягом 2 тижнів.

0:09:54.226,0:09:57.113
Все що нам потрібно, щоб вирахувати темпи зросту, r,

0:09:57.113,0:10:01.159
взяти кількість народжуваності.

0:10:01.159,0:10:05.105
Народжуваність мінус кількість смертей.

0:10:05.105,0:10:08.964
І поділити це на початковий розмір популяції.

0:10:11.621,0:10:14.405
Що ми узагальнимо під літерою N.

0:10:14.405,0:10:16.106
Тож, припустимо, ми почали з початкової популяції

0:10:16.106,0:10:18.495
100 комарів.

0:10:18.495,0:10:20.772
Кожен комар живе в середньому 2 тижні.

0:10:20.772,0:10:24.356
Смертей протягом 2 тижнів буде 100.

0:10:24.356,0:10:27.023
Половина комарів -- самки, тож 50.

0:10:27.023,0:10:30.433
І вони народять 1 000 протягом всього їхнього життя,

0:10:30.433,0:10:32.062
тож множимо на 2 000.

0:10:32.062,0:10:32.522
ууу.

0:10:32.522,0:10:36.417
50 матусь-комарів помножити на 2 000 діток на кожну маму.

0:10:36.417,0:10:41.843
і ми отримуємо народжуваність - 100тис. маленьких діток-комариків.

0:10:41.843,0:10:43.422
Хоча ми й включили всі числа в рівняння,

0:10:43.422,0:10:45.341
це все чисто гіпотетично.

0:10:45.341,0:10:48.009
Ми побачимо справжній масштаб далласької проблеми з комарами.

0:10:48.009,0:10:51.228
І бац! Через 2 тижні популяція вже має 200 000 діточок

0:10:51.228,0:10:53.428
і лише 100 з них померло.

0:10:53.428,0:10:55.405
Тож приріст популяції, якщо ви дружите

0:10:55.405,0:10:57.766
з математикою, 999.

0:10:57.766,0:10:59.981
Це означає, що на початку 2 тижнів

0:10:59.981,0:11:01.266
на кожного комара

0:11:01.266,0:11:02.825
буде в 999 раз більше особин

0:11:02.825,0:11:04.441
в кінці 2 тижнів.

0:11:04.441,0:11:08.144
і це 99, 800% збільшення.

0:11:08.144,0:11:09.631
Молот Тора!

0:11:09.631,0:11:11.413
І знову ж, це лише гіпотетичні числа.

0:11:11.413,0:11:13.305
Але це дає саме ідею того, як популяція

0:11:13.305,0:11:15.397
може вийти із-під контролю,

0:11:15.397,0:11:17.724
коли всі фактори, про які ми говорили, стають на її бік.

0:11:17.724,0:11:19.549
Ви ще не бачили справжніх проблем,

0:11:19.549,0:11:21.621
поки не дізнаєтесь, як виглядає графік популяції людей

0:11:21.621,0:11:23.045
за останню пару тисячоліть.