ecologia de poblaciones - clase de ecologia univalle, cali. biologo william cardona
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Willi C d DWilliam Cardona DuqueBiólogo
Candidato a Magister en Ingeniería Sanitaria y [email protected]
Conjunto de organismos de la misma especie que:
O hábi◦ Ocupan un hábitat◦ Intercambian y almacenan información genética
Propiedades comunes:◦ Dinámicas (densidad, natalidad, mortalidad,
)estructura)◦ Genéticas (crecimiento, dispersión, adptabilidad)
Número de individuos dentro de un área oNúmero de individuos dentro de un área o volumen
Densidad Absoluta (bruta)◦ Número de individuos en un espacio total.
Densidad Ecológica (relativa)◦ Número de individuos por unidad de hábitat o◦ Número de individuos por unidad de hábitat o
espacio disponible para ser habitado
Producción de individuos nuevos, independiente del modo en que ocurra (germinación, eclosión, vegetativo, nacimiento etc)nacimiento, etc)
DenominacionesDenominacionesDenominacionesDenominaciones
Tasa de natalidad: número de descendientes producidos por cabeza de población, por unidad de tiempounidad de tiempo
Natalidad máxima, absoluta o fisiológica: ◦ Máxima producción de individuos nuevos◦ Valor constante para cada población
Natalidad ecológica o real:Natalidad ecológica o real: ◦ Incremento de la población en condiciones
ambientales reales◦ No es constante
Tasa de Natalidad: # de Individuos nuevosUnidad de tiempo
Tasa de natalidad Específica:Específica:
# de individuos nuevos# de individuos nuevosUnidad de tiempo x Unidad de población
Muerte de individuos de una población, cuantificada numéricamente
P d dPuede ser expresada como:
Número de individuos muertos en un periodo de tiempo determinadoT ífi l ió id d d lTasa específica en relación a unidades de la población total o cualquier parte de la misma
Denominaciones:
Mortalidad mínima o teórica:◦ Valor constante◦ Condiciones ideales o no limitantes
Mortalidad ecológica o real:◦ En condiciones específicas◦ En condiciones específicas◦ Pueden ser variables según la población y los
factores ambientales
Mortalidad específica:◦ Variación de acuerdo con la edad◦ Es de gran interés para determinar los factores que
regulan la mortalidad de la poblaciónregulan la mortalidad de la población
Proporción de las distintas clases de edad, según su abundancia relativag
Característica que influye en:◦ Mortalidad◦ Natalidad◦ Crecimiento◦ Crecimiento
Tipos de estructura:p◦ Rejuvenecida◦ Equilibrada
envejecida◦ envejecida
P ió d h b hProporción de hembras y machos
Se representa por clases de edadSe representa por clases de edad
Edades ecológicas:Edades ecológicas:◦ Pre-reproductivas◦ Reproductivas◦ Post-reproductivas
Sugieren hipótesis acerca de los mecanismos que afectan las poblaciones naturales
Responde a un conjunto de diversas influencias ambientales:influencias ambientales:◦ Condiciones físicas favorables◦ Buena oferta de alimento◦ Competencia etc.
Sin regularidad o grado de afinidad alguna
Sólo se da donde el ambiente es muy h é h ió i lhomogéneo y no hay atracción social
Caso raro en la naturalezaCaso raro en la naturaleza
Cuando la competencia es muy aguda (plantas de semidesierto)
C d l i l i i l di iCuando los animales maximizan la distancia entre sus vecinos
Cuando existe una fuerte competencia
Implica establecimiento de territorios
Irregular y no fortuitaIrregular y no fortuita
Respuesta a diferencias locales de hábitatRespuesta a diferencias locales de hábitat
Responde al modo de distribución yResponde al modo de distribución y propagación de propágulos
Es la más frecuente en la naturaleza
Tendencia a agregación de los individuos
Tanto plantas como animales tienden a esparcir sus semillas o a colocar sus nidos oesparcir sus semillas o a colocar sus nidos o las crías en sus proximidades
La tendencia de los organismos a distribuirse en agregados se debe a:
◦ Tipo de reproducción de la especie◦ Diferencias de hábitat
V i i li á i di i i l◦ Variaciones climáticas diarias y estacionales◦ Factores bióticos adversos
Un patrón aleatorio implica la ausencia totalUn patrón aleatorio implica la ausencia total de interacciones
Es necesario que todo el espacio ofrezca las mismas condiciones (no necesariamente favorables)
L i d i di id d b f tLa presencia de un individuo no debe afectar la de otro
Los individuos no deben presentar ningún gtipo de atracción o segregación
Un patrón agregado indica la presencia de interaccionesinteracciones
Podría ser consecuencia de interaccionesPodría ser consecuencia de interacciones sociales
Podría ser consecuencia del modo reproductivo predominante
Patrón de distribución de los recursos o los peligros
Interacción de factores
Un patrón uniforme es el resultado de interacciones negativasinteracciones negativas
Una disposición espacial de este tipo debe ser p p pcausada únicamente por factores intrínsecos
Competencia o comportamiento agresivo l i i l tparecen ser los principales agentes
La supervivencia se maximiza y las interacciones hostiles se llevan al mínimointeracciones hostiles se llevan al mínimo
El mejor ejemplo de crecimiento poblacional somos los seres humanos (cada 45 años sesomos los seres humanos (cada 45 años se duplica)
Desarrollo de técnicas matemáticas para predecir el crecimiento de las poblaciones
Estudio intensivo de poblaciones naturales y de laboratorio para comprender mecanismos
Ah i i l dAhora tenemos un conocimiento general de las causas de las fluctuaciones de las poblaciones naturalespoblaciones naturales
Existen dos modelos generales paraExisten dos modelos generales para describir el crecimiento de las
bl ipoblaciones:
Modelo exponencial
Modelo logístico
Supone que el hábitat no limita a la población
El crecimiento sólo dependerá del tamaño de la población (N)la población (N)
(1)
r = índice específico de crecimiento poblacional
El índice específico de crecimiento tiene dos componentes:
(2)(2)
n = tasa de natalidadm = tasa de mortalidad
rmax = potencial biótico
Resistencia ambiental: diferencia entre elResistencia ambiental: diferencia entre el potencial biótico y el índice de crecimiento EspecíficoEspecífico
rmax - r
Al despejar e integrar la ecuación (1), se p j g ( ),obtiene una ecuación de tipo exponencial de la forma:
(3)
Gráfica del crecimiento de una población de bacterias
El crecimiento exponencial en una población c ec e to e po e c a e u a pob ac ósólo puede darse durante un corto tiempo
La resistencia ambiental limita dicho crecimiento
La densidad aumenta poco a poco cuando una población crece en espacio limitadouna población crece en espacio limitado
La presencia de otros organismos hace que di i l f tilid d l l id d d ldisminuya la fertilidad y la longevidad de la población
Al mismo tiempo disminuye el índice de crecimiento y finalmente se interrumpey p
La curva de crecimiento con que se qrepresenta a una población de este tipo es sigmoide (en forma de “S”)
Difiere de la exponencial en dos aspectos:
1. Tiene una asíntota superior (la curva no excede i l á i d d )un nivel máximo dado)
2. Se acerca a esta asíntota en forma gradual
Se introduce un término que provoca disminución del índice de crecimiento de
fmanera uniforme
S l i d i di idSe logra si cada individuo que se agregue a la población hace que se disminuya “r” de manera equivalentemanera equivalente
Esto da origen a la ecuación siguiente:
dN = rN · ((k-N)/k) (4)dt
N= tamaño de la poblaciónt = tiempor = índice de crecimiento de la poblaciónr = índice de crecimiento de la poblaciónk = valor máximo de N
((k-N)/k) = oportunidad no utilizada de crecimiento de la población
Al integrar la ecuación (4) se obtiene:g
Nt = K (5)1 + be – rt
Donde:
Nt = Tamaño de la población en el tiempo te = base de los logaritmos naturales (2.71828)g ( )b = K – N0
N0
Este modelo fue desarrollado por Verhulst en 1838 para describir el crecimiento de las poblaciones humanas
Fue derivada independientemente por Pearl y Reed (1920) para describir el crecimiento deReed (1920) para describir el crecimiento de la población de USA
Se ajusta la curva logística a los hechos?
◦ Se puede establecer de manera experimental o con datos de campo
Cuando la población completa su crecimiento(dN/dt = 0), su nivel poblacional suele fluctuar
Alrededor de un valor de equilibrio, debido a dos tipos de causas
1. Cambios en el medio físico: factores limitantes
◦ Aleatorios (perturbaciones accidentales)◦ Aleatorios (perturbaciones accidentales)◦ Fluctuaciones climáticas regulares (estacionalidad)
2. Factores dependientes del dinamismo poblacional
◦ Autorregulación poblacionalControl de la comunidad animal◦ Control de la comunidad animal
La sobrepoblación no f l i i dfavorece la supervivencia de
la especie
Selección Natural
Autorregulación mediante elAutorregulación mediante el desarrollo de factores denso-
dependientes
Los habitantes de ambientes constantes en el largo plazo han sido seleccionados para un
á i t t bl h i t dmáximo y sustentable aprovechamiento de este ambiente
Los habitantes de hábitats que aparecen yLos habitantes de hábitats que aparecen y desaparecen con rapidez han sido
seleccionados para un rápido y agotador aprovechamiento del ambiente, como así
mismo para una rápida y amplia búsqueda de un nuevo ambienteun nuevo ambiente
Estrategias del tipo K: adaptación a la gcapacidad del medio ambiente
Estrategias del tipo r: desarrollo de una tasa reproductiva muy alta, gran velocidad de desarrollo y una gran tendencia a abandonardesarrollo y una gran tendencia a abandonar el territorio
Organismos grandes y longevos: estrategas K
Organismos pequeños y especies pioneras : estrategas r
Especies microscópicas o de tamaño pequeño (bacterias protozoos plantas fugaces y(bacterias, protozoos, plantas fugaces y animales pequeños)
Población en crecimiento exponencial hasta desaparecer bruscamente
Típicas de lugares efímeros: charcas de lluvia, d i j d imontones de tierra junto a madrigueras,
rocas desnudas, zonas polares, desiertos, terrenos arados etcterrenos arados, etc.
Oportunistas o pioneras ocupando áreasOportunistas o pioneras, ocupando áreas nuevas con facilidad y extendiéndose por ellas con rapidezp
Colonizan los ecosistemas en las primeras petapas de su desarrollo, por lo que necesitan producir el mayor número de individuos en el
ti iblmenor tiempo posible
No pueden tener éxito si la competencia esNo pueden tener éxito si la competencia es fuerte, frente a organismos con estrategia “K”
Animales y plantas grandes y longevos
Su población se mantiene con altibajos, pero cerca de la densidad máxima
Tienen gran capacidad de competencia, gran longevidad y reducido número delongevidad y reducido número de descendientes
En medios que permanecen estables largo tiempo, como selvas, bosques y regiones estepariasesteparias