Ecología de Poblaciones

Ecología de Poblaciones

Objetivos

• Explicar conceptos clave en ecología: densidad poblacional, dispersión.
• Identificar patrones de supervivencia poblacional usando curvas de supervivencia.
• Explicar las diferencias entre crecimiento poblacional exponencial y logístico y sus aplicaciones para la población humana.
• Explicar el concepto de “trade-offs” (costo-beneficio) en las historias de vida.
• Describir el tipo de crecimiento poblacional basado en la pirámide de estructura de edades.

Densidad Poblacional

• Depende de la especie.
• Trade-offs:
  • Semelparidad: Organismos que se reproducen solo una vez en su vida, invirtiendo toda su energía en ese único evento reproductivo. No crían a su descendencia.
  • Iteroparidad: Organismos que se reproducen múltiples veces durante su vida, produciendo típicamente 1-2 crías por evento reproductivo y dedicando energía a su cuidado.

Ecología Poblacional

• Población: Grupo de individuos de la misma especie que viven en la misma área.
• La ecología poblacional explora los factores bióticos y abióticos que influencian la densidad, tamaño, distribución y estructura de edades de las poblaciones.
• Es esencial para la conservación de especies amenazadas y el manejo de especies invasoras.

Propiedades de las Poblaciones

• Tamaño de la población: Número de individuos en la población.
• Densidad: Número de individuos por unidad de área o volumen.
• Medición de la densidad:
  • Contando los organismos presentes.
  • Contando señales de la presencia de los organismos (ej. nidos, madrigueras, etc.).
  • Estimando a base de una muestra representativa de la población.
  • Marca y recaptura para organismos móviles.

Patrones de Dispersión de Individuos

• Agrupado (Clumped): Común, causada por la distribución de recursos o condiciones ambientales favorables.
• Uniforme: Producida por competencia o defensa de territorio.
• Aleatorio (Random): La posición de cada individuo es independiente de las condiciones ambientales y otros individuos.

Demografía

• El estudio de las estadísticas vitales de una población y cómo estas cambian a través del tiempo.
• Hace uso de tablas de vida.
• Resume los patrones de supervivencia por cada grupo de edad en la población.
• Pueden ser creadas siguiendo la vida de un cohorte hasta que todos los individuos mueren.
• Se hace para cada género.

Curvas de Supervivencia

• Gráfica que muestra el número de individuos vivos en un cohorte para cada grupo de edad.

Tipos de Curvas de Supervivencia

• Tipo I: Baja mortalidad infantil y alta mortalidad de grupos de edades mayores. Ej. Humanos, animales que ofrecen cuidado parental.
• Tipo II: Supervivencia es similar durante toda la vida del organismo. Ej. Roedores.
• Tipo III: Alta mortalidad infantil, pero cuando los organismos crecen esta disminuye. Ej. Ostras, erizos.

Dinámica de Poblaciones

• Las poblaciones son dinámicas.
• La densidad es el resultado de los procesos que remueven (muerte, emigración) y añaden individuos (nacimientos, inmigración) a la población.

Crecimiento Poblacional: ¿Cómo se mide?

• Tasa de crecimiento = Cambio en la población.
• Considera nacimientos (B) y muertes (D), ignorando inmigración y emigración.

Crecimiento Poblacional

• Nacimientos per cápita (b): Número de crías que produce un organismo promedio de la población por unidad de tiempo.
  • b = \frac{\text{nacimientos}}{\text{total de individuos}}
  • N = total de individuos.
• Muertes per cápita (m): Número de muertes esperadas por unidad de tiempo.
  • m = \frac{\text{muertes}}{\text{total de individuos}}
  • N = total de individuos.
• Tasa de crecimiento per cápita (r):
  • r = b – m
  • r > 0: Creciendo.
  • r < 0: Decreciendo.
  • r = 0: No cambia.
• La tasa de crecimiento está dada por:
  • \frac{\Delta N}{\Delta t} = rN

Modelos de Crecimiento Poblacional: Crecimiento Exponencial

• Todas las poblaciones tienen el potencial de crecer enormemente cuando los recursos son muy abundantes.
• La disponibilidad de recursos es el factor limitante.
• Crecimiento exponencial: Aumento que se da en el tamaño de las poblaciones bajo condiciones ideales.
• Ocurre cuando individuos colonizan una nueva área donde no tienen depredadores y los recursos son abundantes.
• Crecimiento a una razón constante
  \frac{\Delta N}{\Delta t} = rN

Crecimiento Exponencial: Ejemplo

• Elefantes africanos en Sur África muestran un crecimiento exponencial después de ser protegidos.

Limitaciones del Crecimiento Exponencial

• El crecimiento exponencial no se puede sostener por mucho tiempo.

Modelos de Crecimiento Poblacional: Crecimiento Logístico

• Limita el crecimiento poblacional por la capacidad de carga.
• Capacidad de carga (K): Tamaño máximo de la población que el ambiente puede sostener.
• Varía en función de la abundancia de recursos disponibles.
• Es un modelo más realista.
• \frac{dN}{dt} = rN \frac{(K – N)}{K}
  • N pequeña: Crecimiento exponencial.
  • N grande: Se reduce el crecimiento.
  • N = K: Deja de crecer.
  • N > K: ??

Crecimiento Logístico

• La curva de crecimiento logístico tiene una forma de S (sigmoidal).
• Se añaden más individuos a tamaños intermedios de la población.

Crecimiento Logístico en Poblaciones Reales

• El modelo logístico de crecimiento no se ajusta a todas las poblaciones.

Factores que Regulan el Tamaño de una Población

• Factores denso-dependientes:
  • Afectan mucho más a poblaciones de organismos con una mayor densidad poblacional.
  • Resultan en un aumento en la mortalidad o una disminución en la natalidad.
• Factores denso-independientes:
  • Afectan a todas las poblaciones de organismos sin importar su densidad poblacional.

Mecanismos de Regulación Denso-Dependiente

• Competencia por recursos.
• Enfermedades.
• Predación.
• Territorialidad.
• Factores intrínsecos.
• Desechos tóxicos.

Ejemplos de Mecanismos de Regulación

• Denso-dependiente vs. Denso-independiente

Historia de Vida

• Comprende los rasgos de un individuo que afectan su reproducción y supervivencia.
• Rasgos principales:
  • Edad de madurez reproductiva.
  • Cuantas veces se puede reproducir el organismo a lo largo de su vida.
  • Cuanta descendencia produce.

Estrategias de Reproducción

• Semelparidad: Especies que se reproducen una vez, en grandes proporciones, y luego mueren.
• Iteroparidad: Especies que se reproducen varias veces durante su vida.
• Ambientes altamente variables favorecen la semelparidad, mientras que condiciones estables favorecen la iteroparidad.

Historias de Vida y Trade-offs

• Los recursos que tiene un organismo son limitados por lo que tiene que escoger en donde los invierte.
• Existe un trade-off entre supervivencia y reproducción.
• Toda inversión de energía en cuido parental se hace a costa de energía para sobrevivir.

Distintas Estrategias Reproductivas

• Algunos organismos producen muchas crías a las que no ofrecen cuidado parental (ej. plantas que producen muchas semillas pequeñas).
• Otros organismos producen pocas crías y proveen cuidado parental (ej. plantas que producen pocas semillas grandes con reservas de energía).

Selección-K vs Selección-r

• Selección-K:
  • Común en especies en ambientes estables y poco cambiantes.
  • Desarrollo lento.
  • Larga vida.
  • Mucho cuidado parental.
  • Pocas crías y más grandes.
• Selección-r:
  • Común en especies en ambientes cambiantes e impredecibles.
  • Desarrollo rápido.
  • Corta vida.
  • Poco o ningún cuidado parental.
  • Muchas crías pequeñas.

Características de Especies K-seleccionadas y r-seleccionadas

• K-seleccionadas vs. r-seleccionadas.

La Población Humana

• La población humana aumentó de forma relativamente lenta hasta 1650 y luego comenzó a crecer de forma exponencial.
• Actualmente ~8 billones de humanos.
• Se estima que seremos 8.1 -10.6 billones para el 2050.
• Ninguna población puede crecer indefinidamente, ni siquiera la humana.

Cambios en la Tasa de Crecimiento Poblacional Humana

• Aunque la población sigue creciendo, en los 60’s la tasa de crecimiento poblacional comenzó a disminuir.
• Aumento en el control de natalidad.

Pirámides con la Estructura de Edades en una Población

• Países de crecimiento acelerado tienen pirámides con de base ancha.
• Países de crecimiento lento tienen pirámides con un tamaño similar a través de toda la pirámide.
• Países sin crecimiento muestran pirámides de base pequeña.
• Nos ayudan a predecir los patrones de crecimiento de la población.