Ecología de Poblaciones

Ecología de Poblaciones
Pedro Astudillo Webster

Población Individuos de la misma especie que pueden reproducirse entre si y conviven en espacio y tiempo dado Especie Espacio / Lugar Tiempo

Dinámica poblacional Tasas Gran Importancia práctica Crecimiento Abundancia Natalidad Tiempos de veda Cosechas Tasas de pérdida Conservación Manejo Mortalidad Densidad Migración Dinámica de las poblaciones Interacciones entre individuos

Dinámica de la población Evolución Propiedades distintas y particulares Tiempo Tiempo

En una comunidad es probable que año tras año se puedan observar las mismas especies RIQUEZA Las especies pueden ser permanentes pero los individuos son transitorios

Dinámica de la población Entre las propiedades de las poblaciones pero que NO SON DE LOS INDIVIDUOS Patrones de Crecimiento Estructura Etaria (edades) Patrones de Mortalidad Distribución espacial

Patrones de crecimiento de la población El potencial reproductivo de las especies es alto Generación Número de moscas (sobrevivencia absoluta) 1 120 2 7 200 3 4 5 6 7 1 Bacteria = 8 (20’) = (6h) Casi ningún organismo alcanza la tasa máxima

Patrones de crecimiento de la población Población Mundial

Patrones de crecimiento de la población N= B/P (100), (1000) M= F/P (100), (1000) Tasa de mortalidad Tasa de natalidad La tasa de crecimiento de una población, el incremento del número de individuos en una unidad de tiempo por cada individuo presente

Patrones de crecimiento de la población El incremento es igual a G= N - M Así la tasa de crecimiento puede ser = 0; positiva o negativa Ausencia de patrones de migración ¿CON MIGRACIÓN?

Patrones de crecimiento de la población Emigración G= (N + I) – (M + E) Inmigración ¿En que está expresado I & E? En un tiempo dado I= IvEn / P; E= IvSa/P Es la propiedad de la población Así la tasa de crecimiento puede ser = 0; positiva o negativa Tasa de crecimiento per capita

Rendimiento reproductivo en el tiempo Diferentes “rendimientos reproductivos” en el tiempo= Diferentes crecimientos (Historia Natural)

Nacimientos y muertes a menudo son complejos de medir en poblaciones naturales # plántulas

Nacimientos y muertes a menudo son complejos de medir en poblaciones naturales Poblaciones animales (captura y recaptura) Recapturas altas= Población pequeña Recapturas bajas= Población grande Modelo básico

Ecólogos estiman el tamaño de una población. En general se utiliza abundancia. Individuos en una unidad (estandarizada) de espacio y tiempo Variaciones, patrones y métodos en específico. Ecología Vegetal & Animal

Ecología de poblaciones
Patrones de crecimiento de la población El modelo más simple pero el menos frecuente es el exponencial El número de individuos se incrementa en una tasa constante Tasa de crecimiento per capita dN/dt= rN En un tiempo dado Individuos ya presentes Tasa de crecimiento de una población (variación de individuos a lo largo del tiempo)

Patrones de crecimiento de la población La pendiente de la curva es leve cuando el tamaño de la población es pequeño Incremento exponencial a medida que el tamaño de la población aumenta

Patrones de crecimiento de la población Eleva rápidamente cuando el número de individuos reproductores aumenta por generación Crecimiento exponencial comienza lentamente

Patrones de crecimiento de la población Algas Bacterias Especies fugitivas, invaden un área, usan los recursos locales, migran o en vida latente Plagas

Patrones de crecimiento de la población Los sistemas biológicos son finitos Crecimiento logístico Es un refinamiento de la curva exponencial El crecimiento exponencial propone un sistema “infinito” de recursos En dónde la abrupta pérdida de recursos genera pérdidas abruptas de individuos

Patrones de crecimiento de la población Inicialmente cuando existe un pequeño número de individuos el crecimiento es exponencial, pero a partir de cierto momento el hecho de que los recursos alimentarios del territorio no sean infinitos "satura" el crecimiento. Crecimiento Logístico Tasa de crecimiento per capita Capacidad de Carga dN/dt= rN (K – N) / K Individuos ya presentes Tasa de crecimiento de una población (variación de individuos a lo largo del tiempo)

El manejo como ciencia

Capacidad de carga Toma en cuenta el crecimiento logístico. K= dt rN2 / rN dt-dn El número de individuos no solo está determinado por el potencial reproductivo Por el ambiente (Recursos) Un ambiente dado puede soportar un número limitado El tamaño oscila alrededor de este límite CAPACIDAD DE CARGA

Asemeja al crecimiento exponencial Cuando la población es muy pequeña la relación K-N/K se aproxima a 1 Cuando N incrementa la proporción K-N disminuye El crecimiento se hace lento (logístico) El crecimiento cae a cero Cuando N = K Ejemplo típico en las plagas Recursos agotados, incluso cuando la población no ha terminado de desarrollarse Gran cantidad de recursos disponibles Caída brusca del número de individuos

PRIMICIAS La desaceleración del crecimiento poblacional representa una declinación de la tasa de crecimiento ¿Debido? Competencia entre individuos por recursos limitados Si el número de organismos excede la capacidad de carga La tasa de crecimiento se hace negativa (población disminuye)

La población se estabiliza y oscila alrededor del tamaño máximo Crecimiento logístico Reducir la población de ratas en un ZOO Eliminar a la población en el punto que empieza a crecer más rápido Reducir la capacidad de carga = Control de Recursos En el campo, especies introducidas Alcanzar una productividad constante a largo tiempo No se debe capturar por debajo del crecimiento rápido

Patrones de mortalidad Propiedad que afecta tanto al tamaño como a la composición (edad y sexo) de la población Las poblaciones naturales muestran a menudo combinaciones de varios patrones de mortalidad Expectativa de vida nivelada

100 huevos puestos 26 se pierden antes de la eclosión 74 nido dependientes 43% mueren (4.3) Lo que deja alrededor 6 de los 100 como ASY 52 pasan a ser volantones El 80% (42) mueren antes de ser AHY 10 individuos restantes AHY (Reproducen en la siguiente estación)

Estructura etaria La proporción de individuos de diferentes edades en una población Es aplicable para predecir cambios futuros en el tamaño de la población La mayoría de la proporción ocurre en edades reproductoras Tasa de crecimiento continuará en niveles altos

Proporciones mayores en rangos de edad superiores a los reproductivos Tasas de crecimiento inferiores (negativas) Sin inmigración pérdida sustancial del tamaño poblacional

Proporciones mayores en rangos de edad inferiores a los reproductivos Población en primeras etapas de crecimiento, no hay fuerte presencia de reproductores. No aprovechable Tiempos de veda

Proporciones Mayores en edades inferiores a las reproductivas

Proporciones Mayores en edades reproductivas

Densidad y distribución espacial Dos propiedades que están interrelacionadas Densidad Número de individuos por unidad de área (volumen) Distribución espacial Patrones de disposición en el espacio.

Distribución espacial Regular Al Azar Agrupado El espaciamiento entre individuos es irregular Individuos agregados en grupos “manchones” Individuos esparcidos uniformemente La presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar otro La presencia de un individuo no afecta la ubicación de otros La presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar otro

Densidad y distribución espacial Diversos factores (bióticos – abióticos) pueden afectar la distribución y la densidad de una población Los patrones de distribución espacial con frecuencia dependen de la distribución de los recursos esenciales En la Fauna los patrones de distribución a menudo reflejan el comportamiento social

¿Qué formación tendría un crecimiento exponencial más sostenido? ¿Qué formación tendría un crecimiento logístico más sostenido? ¿Qué formación tendría una capacidad de carga más elevada? ¿Qué formación tendría una capacidad de carga más limitada? ¿Qué formación se acerca más a la realidad de los sistemas biológicos?

Densidad y distribución espacial Los patrones de distribución espacial no son necesariamente fijos Tienen una variación estacional en diferentes etapas del ciclo vital Distribución espacial de larvas y adultos + Distribución espacial en época reproductiva Fluctuaciones de los recursos esenciales Distribución espacial en especies gregarias + La escala de observación

Regulación del tamaño de la población Ninguna población sigue siendo la misma durante un período prolongado Los números de las especies están sujetos a fluctuaciones Determinar factores limitantes

Regulación del tamaño de la población La tolerancia de organismos hacia factores físico químicos Cualquier requerimiento esencial o característica del ambiente es demasiado extrema es posible que la población fluctué Caso de lagunas eutróficas

Factor limitante Factor limitante Fósforo Crecimiento de algas Crecimiento exponencial hasta que se agote otro recurso esencial Calcio Factor limitante Pérdida de algas Algas muertas Factor limitante Crecimiento bacterias de descomposición Crecimiento exponencial hasta que se agote otro recurso esencial

Factor limitante Oxígeno Pérdidas de bacteria Falta de oxígeno restringe los organismos vivos Ausencia de vida Lagunas eutróficas con altas concentraciones de bacterias anaerobias

Principios de los factores limitantes

Factores dependientes e independientes de la densidad La población incrementa Competencia entre los individuos de la población El tamaño de la población fluctúa

Factores dependientes e independientes de la densidad Tasa mortalidad alta Resultado Tasa de natalidad baja Predadores atraídos Difusión de enfermedades mayor

Factores dependientes e independientes de la densidad Eventos violentos en el cambio de las condiciones ambientales Elevadas tasas de mortalidad En consecuencia del cambio de condiciones ambientales estos factores pueden terminar en ser denso-dependientes Requerimientos de hábitat

Estrategias de vida Estrategias de Reproducción Son grupos de características asociadas que definen / afectan la supervivencia y la reproducción Historias de vida = (algunas veces) Estrategias de vida

Estrategias de vida Características asociadas Varían entre poblaciones Varían entre individuos Patrones en variaciones determinadas genéticamente Sometidas a la selección natural

Pródiga (estrategia r) Prudente (estrategia K) Muchas crías Pocas crías Crías pequeñas Crías grandes Maduración rápida Maduración lenta Poco o ausencia de cuidado parental Alto cuidado parental Pocos eventos reproductivos (explosión) Muchos eventos reproductivos

Estrategias de vida Algunas especies presentan características parciales Períodos prolongados de vida Altas tasas de reproducción

r Responden a especies colonizadoras Resulta más eficiente para especies oportunistas

K Responde a especie equilibradas Fluctúan por largos tiempos alrededor de su capacidad de carga

Estrategias de vida La mejor opción (selección natural) En gran medida de las propiedades de la población Patrones de mortalidad Estructura Etaria

Sucesión en organismos r y K Dos vías que pueden incrementar “el fitness” de un organismo en sucesión (Harper 1977) Especies no “toleran” la competencia Especies responden “ágilmente” a presiones competitivas r K Responden “ágilmente” con mecanismos para descubrir y colonizar Persisten mucho más tiempo en la sucesión

Sucesión en organismos r y K Habilidad para colonizar Habilidad para competir Mientras más buenos son los organismos para colonizar generalmente son peores competidores

Características fisiológicas de plantas en sucesión Atributo Sucesión temprana Sucesión tardía Dispersión de semillas en el tiempo Dispersión buena Dispersión pobre Germinación de semillas en tolerancia a la luz Si No Germinación de semillas en fluctuaciones de Temp. Germinación de semillas en concentraciones altas de Nitritos

Características fisiológicas de plantas en sucesión Atributo Sucesión temprana Sucesión tardía Eficiencia en bajos períodos de luz Baja Alta Rangos de respiración Altos Bajos Rangos de transpiración Recuperación a baja disponibilidad de recursos Rápida Lenta

Urracas K Tangaras Parulidos r Cardenales Gorriones campestres Gorriones K r Pastos Pastos y Matorrales Bosques Terreno vacío

¿La sucesión tendría que parar? Podría ocurrir cuando únicamente los individuos son reemplazados unos por otros El concepto de clímax

Clímax Mono clímax (Tansley 1939) Poli clímax (Whittaker 1953) Equilibrio en el número de especies y su composición Equilibrio en el número de especies y su composición. Factores climáticos, del suelo, topografía, temperatura, humedad…

Es difícil identificar el clímax en el campo Períodos largos de tiempo Probabilidad de ocurrencia de eventos que alteren la sucesión es alta Ecología de Comunidades Extinción / Migración Perturbación Media Perturbaciones Altas

Reproducción temprana o tardía Beneficios asociados a la inversión de energía para la reproducción vs otras actividades K r Terreno vacío Pastos Bosques Pastos y Matorrales

Reproducción temprana o tardía Consecuencia de la selección natural Invierte toda su energía en un solo gran evento reproductor Gran Cantidad de semillas Aumenta la posibilidad de que al menos unas pocas sobrevivan a su corto lapso de vida REPRODUCIRSE

Reproducción temprana o tardía K r Pastos Pastos y Matorrales Bosques Terreno vacío

Individuo establecido Baja probabilidad de que su prole encuentre espacio para establecerse Expectativa de vida muy larga Altura=mejor dispersión de semillas Enfocar la inversión de energía en crecer los más alto posible (condiciones del medio) Tiene más probabilidad de producir prole sobreviviente (de invertir en un solo esfuerzo reproductor) Cantidad moderada de semillas durante más largo tiempo

Reproducción temprana o tardía Una reproducción temprana (r) puede ejercer una gran influencia de crecimiento de la población (ej. Moscas domésticas) Aunque la frecuencia (cuán periódico es el evento reproductivo)no siempre es beneficiosa Individuos K (mamífero / aves grandes) la tasa de supervivencia de los juveniles está correlacionada con la experiencia del cuidado parental (edad y interacción) Estas situaciones favorece la reproducción demorada

En comunidades cerradas (poco sitios abiertos colonización) Progenie pequeña o grande Tamaño Algunos organismos producen gametos con capacidad menor de dispersión (semillas más grandes y menor número) Número de prole Producir Individuos mayores

En comunidades abiertas (sitios abiertos colonización) Progenie pequeña o grande Tamaño Algunos organismos producen gametos con capacidad mayor de dispersión (semillas pequeñas y mayor número) Número de prole Producir Individuos menores

En comunidades abiertas (sitios abiertos colonización) En comunidades cerradas (poco sitios abiertos colonización) Algunos organismos producen gametos con capacidad mayor de dispersión (semillas pequeñas y mayor número) Algunos organismos producen gametos con capacidad menor de dispersión (semillas más grandes y menor número) Producir Individuos menores Producir Individuos mayores Plasticidad ecológica

Plasticidad ecológica Diferencias en ecotipos (subpoblaciones) Respuesta fenotípica Evolución Dilucidar por medio de ensayos, sometiendo a las diferentes condiciones a las diferentes poblaciones

Leontondon taraxacoides Cambia el ángulo de inserción de las hojas en función de la cantidad de agua (inundaciones)

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