Tema 3 Identifica las características básicas de la población (densidad, natalidad, mortalidad, distribución espacial, entre otras) así como los tipos de crecimiento y regulación poblacional.

Tema 3

Identifica las características básicas de la población (densidad, natalidad, mortalidad, distribución espacial, entre otras) así como los tipos de crecimiento y regulación poblacional.

En la ecología se estudian conjuntos de individuos o de poblaciones, pero no organismos por separado. Esto se debe a que la poblacion presenta características particulares que no se encuentran de manera individual entre sus miembros.

Establece y delimita una población distinguiendo sus atributos

Se entiende por población cualquier grupo de individuos que vivan en un área determinada durante un mismo periodo, pertenecientes a la misma especie y capaces de reproducirse entre si generando descendencia fértil. Estos grupos de individuos suelen responder como una sola unidad a funciones sociales de reproducción, alimentación, refugio y defensa. Por ejemplo, en una poblacion de ciervos, los individuos que la conforman viven juntos, se reproducen entre si, se defienden de los depredadores y poseen un banco de genoma; es decir, un material genético colectivo, en el cual se manifiestan los cambios evolutivos o adaptativos a través de las distintas generaciones.

Propiedades de una población

Las características de una poblacion determinada están establecidas por el tamaño, la densidad, la distribución de los individuos, la tasa de natalidad y mortalidad y la migración. Veamos a continuación estas propiedades con mas detalle.

Tamaño

El tamaño poblacional es la cantidad de individuos existentes por unidad de área; en este sentido, el número de individuos calculado en habitantes representativos no solo da una idea de la densidad de poblacion, sino de su distribución espacial.

Densidad

Se trata de la relación existente entre la superficie de un lugar y el numero de individuos de la misma especie que lo habitan; se expresa como habitante/km2, como individuo/ha o también como muestra/cuadrante.

Distribución

Este concepto se refiere al patrón de espaciamiento de los individuos en la poblacion; es decir, a la forma en que los individuos se distribuyen físicamente en el área en que viven. Podemos encontrar tres tipos de distribución:

Al azar. Cuando la ubicación de los individuos no responde a ningún arreglo espacial preconcebido o forzado por las condiciones del medio.

Uniforme u homogénea. Cuando la ubicación de los individuos sigue una pauta geométrica equidistante, regular y predecible debido a un condicionante genético que la determina.

Aglomerada. Cuando la ubicación de los individuos refleja condiciones topograficas, edafologicas o sociales que obliga a organismos similares a juntarse en grupos, los cuales se distribuyen sobre el area dada.

Tasa de natalidad

Es la relacion entre el número de individuos que nacen en la poblacion, en relacion con la poblacion existente, durante un periodo, y se expresa en porcentaje. Por ejemplo, la tasa de natalidad humana mundial fluctua alrededor de 2.5%, y es considerablemente mas alta en los paises subdesarrollados.

Tasa de mortalidad

Es la relacion entre el número de individuos que mueren, en relación con la poblacion total, por unidad de tiempo (generalmente un ano). Ahora se prefiere expresarlo como porcentaje.

Migración

Es el desplazamiento colectivo de animales de una especie, de carácter periodico, mas o menos prolongado en el tiempo y en el espacio, y provocado por la combinacion de un estimulo externo con uno interno, que determina el movimiento de la población hacia otros lugares escogidos de acuerdo con ciertos parametros: mas luz, menos calor, mas alimento. Existen varios tipos de migracion:

Temporales. Estacionales, diarias, bianuales, etc.

Medios de migración. Aire, agua, tierra, etc.

Origen y destino. Emigracion e inmigracion.

Crecimiento poblacional

El crecimiento de las poblaciones esta determinado por diversos factores quimicos, fisicos e incluso geneticos. Por muchos anos, los investigadores han propuesto una serie de modelos matematicos y cálculos que aportan datos importantes para estudiar la demografia de las diversas especies. Para comprender cabalmente muchos de los estudios que se realizan en esta area se necesitan conocimientos especializados.

Aqui presentamos una explicacion general de algunos de los tipos de crecimiento que se han estudiado en los ultimos tiempos:

Crecimiento lineal o aritmético. Se llama asi porque se basa en una progresion matematica donde a una cantidad original se le va sumando un valor constante. Por ejemplo: 2 + 2 = 4, 4 + 2 = 6, 6 + 2 = 8, etc. Segun el economista ingles Thomas Robert Malthus (1766-1834), el crecimiento de los recursos naturales que permiten al ser humano sobrevivir crecen de forma lineal, a diferencia de la especie humana, que crece de forma exponencial. A esta teoria se le conoce como catástrofe malthusiana, ya que postula que llegara el punto en el que no habra suficiente alimento para proveer a todas las personas.

Crecimiento exponencial o logarítmico. Este modelo de crecimiento consiste en el aumento de la poblacion segun una progresion exponencial, lo cual quiere decir que una cantidad se multiplica a cada paso por un valor constante. Por ejemplo, si tenemos 2 y lo multiplicamos por 2 resulta 4, y luego 4 lo multiplicamos por 2 y es igual a 8, y asi sucesivamente. Este patron de crecimiento se puede ver por ejemplo en las celulas de un feto durante su desarrollo inicial en el utero. Lo mismo ocurre con algunas poblaciones animales o vegetales, aunque solo por periodos cortos, ya que se llega al punto en que se rebasa la capacidad del ambiente de proporcionar alimentos y otros recursos necesarios para que ocurra este fenomeno. Sin embargo, hasta el momento la unica especie que mantiene un crecimiento exponencial sostenido es la especie humana; de ahi la teoria de Malthus de que el medio ambiente sera incapaz de brindar los recursos necesarios a todos los seres humanos.

Crecimiento logístico o sigmoidal. Como ya se menciono, el crecimiento exponencial de las poblaciones no puede sostenerse por largos periodos, debido a factores ambientales o a la propia densidad poblacional que disminuye la disponibilidad de alimentos. El frances Pierre Francois Verhulst (1804-1849) propuso en 1838 un patron de crecimiento que plantea que toda poblacion tiene un tamaño poblacional maximo que no puede superarse.

Segun el modelo de Verhulst, la tasa de crecimiento poblacional disminuye conforme aumenta el tamano de la poblacion. Asi, cuando una poblacion se acerca a su limite maximo, comienza a descender la tasa de crecimiento hasta llegar a un equilibrio. La implementación de este modelo matematico ha permitido descubrir que la mayoria de las especies crece de esta forma. Cuando se grafica el crecimiento logistico, se forma una curva sigmoidal, es decir, en forma de S.

Regulación poblacional

El tamano de toda poblacion se ve afectado por distintos factores, intrinsecos y extrinsecos, a los que se les llama factores de regulación poblacional. Entre los factores intrinsecos, es decir, los que pertenecen a las características de la poblacion misma, tenemos: sexo, edad, fisiologia, comportamiento y genetica. Mientras que entre los factores extrinsecos, que no son parte de la poblacion en si misma, pero que la afectan directamente, tenemos: depredadores, disponibilidad de alimento, enfermedades, parasitos, clima, refugio. A continuacion hablaremos de algunos de estos factores de regulacion poblacional.

Factores limitantes: competencia y depredación

Se presenta cuando una especie x crece debido a que la especie y disminuye en numero. Este decrecimiento puede ocurrir cuando hay escasez de comida, espacio, luz o algun otro elemento necesario para la supervivencia, lo que provoca que ciertos individuos dentro de la especie no tengan los recursos optimos para vivir. La competencia puede darse de manera violenta, como la que ocurre entre una especie de abejas tropicales y los colibries, ya que ambas especies se alimentan de las mismas flores. En este caso, las abejas persiguen a los colibríes y les impiden tomar el nectar. Este tipo de interaccion se conoce como competencia por interferencia.

Sin embargo, la competencia tambien puede darse sin un contacto directo. Por ejemplo, puede ocurrir que si una especie llega primero y se lleva casi todo el nectar, la siguiente que quiera aprovecharlo puede verse afectada. A esto se le llama competencia por explotación.

Uno de los principales estudios que ha realizado la ecologia moderna gira en torno a la teoria de las interacciones competitivas. El fisico y matematico italiano Vito Volterra (1860-1940) y el biofisico estadounidense Alfred Lotka (1880-1949) propusieron en la decada de 1920 una serie de ecuaciones matematicas que actualmente se conocen como los modelos de Lotka-Volterra. Sus estudios han servido para comprender la dinámica de la competencia entre diferentes especies y también para establecer una clasificacion de los posibles resultados de dicha interaccion.

La competencia entre dos especies puede originar adaptaciones en los organismos para ser mas aptos para sobrevivir. En ocasiones esto es lo que causa que vayan surgiendo pequenos cambios que les dan mejores oportunidades de competir. Por ejemplo, si dos especies de aves viven en el mismo lugar, una de ellas logra aumentar su tamano y se alimenta de semillas mas grandes (especializacion); pero si esas mismas especies habitan zonas donde no convivan, el tamano entre ambas puede ser similar, ya que ahi no hay necesidad de competir por el mismo alimento.

La depredacion es la interaccion entre un predador y su presa en la que implica, a grandes rasgos, que la presencia de la especie x incrementa la tasa de crecimiento de la especie y, mientras que la presencia de la especie y disminuye la tasa de crecimiento de la especie x.

Existen muchas variantes en la interaccion predadorpresa.

A continuacion se describen algunas:

Predador-presa. Es el tipo de interaccion que normalmente tenemos en la mente cuando hablamos de predador y presa, como el caso del leon y la gacela.

Parásito-hospedero. Se refiere a la relacion que surge entre virus o bacterias y los organismos a los que causan enfermedades.

Parasitoide-hospedero. Es un tipo de interaccion que se conoce poco; se da por lo general entre insectos, cuando uno sirve de hospedero para el desarrollo del otro.

Herbívoro-planta. Se presenta por ejemplo entre las vacas y el pasto, las orugas y las plantas, etc.

En la actualidad, los modelos generales de predador – presa son modificaciones o extensiones de las ecuaciones matematicas aportadas por Lotka y Volterra.

Predadores

En la mayoria de los casos, los predadores son animales –aunque tambien se registran casos de plantas carnivoras– que devoran a sus presas. Por esta razon los predadores representan un factor importante en la regulacion del crecimiento de las especies, ya que pueden favorecer la presencia de algunas especies o impedir la de otras. Por ejemplo, puede pasar que un predador se elimine de cierta comunidad y las especies que eran presas lleguen a un nivel competitivo tan alto que una elimine a otra. Tambien puede ocurrir que un predador se alimente por igual de diversas especies y disminuya sus poblaciones indiscriminadamente, por lo tanto merma la biodiversidad de esa comunidad.

Existen varias maneras en que los organismos ejercen la predacion, asi como varias formas en que las presas se defienden. A continuacion mencionamos algunas tácticas usadas por los predadores:

Emboscadores. Son organismos que observan a sus presas y las atacan cuando estan cerca o se valen de trampas y estrategias para atraparlos. Por ejemplo, las hormigas leon que construyen embudos en la arena, para que en ellos caigan sus presas y no tengan como salir; las plantas carnivoras que atrapan a sus presas con una sustancia pegajosa, el pejesapo (un tipo de pez grande) que simula tener un gusano frente a el para atraer peces y comerselos cuando estan cerca, las aranas que tejen redes, etc.

Acechadores. Como su nombre lo dice, son organismos que aguardan a la presa hasta que esta cerca para atacarla. Ejemplos representativo de este tipo de predadores son los jaguares o leopardos, algunas serpientes, camaleones, etc.

Predadores activos. Buscan a su presa de manera colectiva, como los lobos o los leones, o de forma solitaria, como algunos peces, mamiferos, aves de presa, etc.

Las presas tambien han desarrollado mecanismos especiales para defenderse, como:

Escondites. Muchos animales, sobre todo insectos, se ocultan para protegerse de sus predadores. A estos insectos se les llama crípticos.

Movimientos ágiles. Algunos organismos han desarrollado la capacidad de moverse rapidamente para huir de sus predadores, por ejemplo, las gacelas y algunos tipos de aves.

Armaduras. Este tipo de proteccion se presenta en animales como el puercoespin, algunos moluscos y el pangolin, que estan provistos de una dura capa protectora.

Defensas químicas. Pueden ser internas, como cuando un organismo es toxico o tiene mal sabor; o internas, como la que usan los pulpos y calamares al arrojar tinta, o el mal olor de los zorrillos.

Desarrolla competencias. Actividad grupal.

Organícense en binas y elaboren un cartel en el que se “promocione” alguna técnica de ataque (predadores) o de defensa (presas). Exhiban todos los carteles en las paredes de la clase.

Parásitos

La mayoria de los parasitos estan relacionados con enfermedades que afectan al ser humano, como diarrea, sida, infecciones respiratorias, peste, paludismo, entre otras. Estos padecimientos son causados por virus, bacterias, protozoarios, nematodos, acaros, hongos, etc., y representan un factor de gran importancia en los estudios recientes de los ecologos. Los parasitos no necesariamente causan la muerte de su hospedero; incluso se han presentado algunos casos en que la relacion se vuelve simbiótica. Los parasitos han desarrollado adaptaciones para poder sobrevivir a los medios inhospitos que el sistema inmunológico de los hospederos utiliza como barreras.

Existen parasitos que pueden permanecer inactivos por varios anos, esperando fuera de sus hospederos hasta que sea el momento idoneo para atacarlos. Se sabe de algunos nematodos que pueden esperar hasta 30 anos, o de esporas de un hongo parasito de las cigarras que aparecen cada 17 anos.

Parasitoides

Por lo general, los parasitoides suelen ser insectos, como moscas o avispas. Este tipo de interaccion consiste en que los parasitoides introducen en un hospedero sus huevecillos o incluso sus larvas, para que se desarrollen dentro de el. Dependiendo de que tipo de parasitoide sea, puede introducir hasta decenas de huevecillos en el hospedero. Esto provoca que el organismo que los hospeda enferme y, en la mayoria de los casos, muera.

Herbívoros

La interaccion entre herbivoros y plantas puede ser tan compleja como la de cualquier predador con su presa. De hecho, los herbivoros podrian subdividirse en varias clases, ya que las vacas y los escarabajos son tan distintos entre si como una arana lo es de un leon; lo unico que tienen en comun es que obtienen su alimento de las plantas. Sin embargo, aqui solo estudiaremos la interaccion de vertebrados e insectos, como mariposas, escarabajos, palomillas, etc.

Al igual que los parasitos, que afectan en distintos grados a sus hospederos, los herbivoros pueden causar dano a la planta o dejarla totalmente sin hojas y causarle la muerte. Las interacciones entre herbivoros y plantas se subdividen en:

Sistemas interactivos. Son aquellos en los que los herbívoros afectan directamente la vegetacion y causan la disminución en la densidad de plantas.

Sistemas no interactivos. En estos los herbivoros no causan tanto dano a la planta, ya que permiten que se renueven sus hojas y se mantengan vivas.

El equilibrio se logra mantener gracias a que la mayoria de los insectos son parte de sistemas no interactivos. A esto podemos aunar el hecho de que las poblaciones de herbivoros suelen mantenerse en numeros bajos debido a la accion de parasitoides, al clima desfavorable o a que algunos de estos organismos no pueden alimentarse de todas las partes de la planta.

Tambien se han descubierto casos en que las plantas producen sustancias que simulan o imitan el olor de parasitos o predadores de los herbivoros. Esto tiene la intencion de ahuyentar a los herbivoros, quienes, al percibir dicha sustancia, prefieren mantenerse alejados para evitar ser infectados o atacados.

Mutualismo

Este tipo de interaccion ocurre cuando las especies involucradas en la relacion se ven beneficiadas. Existen principalmente cuatro tipos de beneficios:

Tróficos o alimentarios. Se presentan cuando una especie proporciona directamente a otra su alimento, como el nectar que aprovechan los colibries. Otro ejemplo es el que ocurre con la flora intestinal de los animales, que ayuda a digerir compuestos difíciles de procesar por si solos; o como las bacterias de las leguminosas, que convierten en amonio el nitrogeno de la atmosfera; o las micorrizas, que ayudan a los hongos a degradar y absorber la materia organica a traves de las raices de los arboles cercanos.

Derivados de la transportación de gametos. Las plantas necesitan la ayuda de polinizadores para dispersar sus semillas hacia otras flores. Asi, el polinizador obtiene alimento de las plantas y estas tienen la posibilidad de que su polen llegue a otras plantas. Tambien hay animales como los acaros y otros pequenos insectos que necesitan ser transportados, asi que se “pegan” a las patas de mariposas o escarabajos, o en los picos de las aves.

De protección. Algunos organismos sirven de protección a otros, como los arrecifes de anémonas donde viven los peces payaso. Igualmente, la flora intestinal de los animales encuentra protección dentro de su hospedero, a la vez que le ayuda a digerir la materia que el hospedero no puede. Otra forma de protección puede ser la que dan ciertos animales como los rinocerontes a las aves, que les ayudan a mantenerse libres de parásitos o de residuos de comida.

Facultativos o no obligados. Se presentan entre grupos de especies que desempeñan tareas parecidas dentro de una comunidad. Un ejemplo de esto es cuando varias especies funcionan como polinizadores; cuando una de ellas desaparece de esa comunidad y puede haber otra que cumpla la misma función sin que se afecte la dinámica de la comunidad.

Desarrolla competencias. Actividad grupal.

      I.          Organizados en equipos de tres a cinco integrantes, realicen las siguientes actividades.

1.    Investiguen qué herbívoros existen en su localidad (o sus alrededores) y de qué plantas se alimentan.

2.    Visiten el centro de salud de su localidad y realicen una investigación sobre los casos de parásitos más frecuentes y cómo afectan a la población humana.

3.    Diseñen un procedimiento experimental que les permita contestar algunas de las siguientes preguntas, siempre referidas al patio de su escuela o a algún parque o camellón cercano:

a.    ¿Cuál será la diferencia en el número y la identidad de especies entre lugares al sol y a la sombra?

b.    ¿Cuál será la diferencia en el número total de individuos que viven al sol y a la sombra?

c.    ¿Cuál será la diferencia en el número de especies y sus identidades, entre lugares húmedos y secos?

d.    ¿Cuál será la diferencia en el número total de individuos que viven entre lugares húmedos y secos?

e.    ¿Cuál será la diferencia en el número y clase de organismos que viven en el césped y en los arbustos y árboles de la escuela?

f.     ¿Dónde hay más hormigas y qué hormigas son, en el patio de cemento o en el jardín escolar?

g.    ¿Qué tipos de telas de araña observamos entre la vegetación y en los edificios de la escuela?

h.    ¿Cuál es la relación entre el pisoteo y la dureza (compactación) del suelo?

i.      ¿Cuál es la relación entre la dureza (compactación) del suelo y el número y la identidad de los invertebrados en el suelo?

j.      ¿Cuál es la relación entre la dureza (compactación) del suelo y el crecimiento de la vegetación?

k.    ¿Dónde encuentran alimento más variado las hormigas y cuáles alimentos encuentran en distintos lugares?

l.      ¿Hay una especie de hormiga que recoge más alimento que otras en el mismo tiempo? (¿Cuál clase de hormiga corre más rápido?)

m.   ¿Existen diferencias en cuanto a la cantidad de especies y abundancia de otras plantas creciendo debajo de pinos, eucaliptos y otros árboles?

n.    ¿Tienen más herbívoros las plantas que crecen vecinas a plantas de otras especies a aquellas que crecen rodeadas de otras iguales a ellas?

o.    ¿Qué diferencias existen en el número y tipo de organismos que se encuentran en sitios quemados y no quemados?

    II.       

      I.        II. Pídanle a su maestro que revise el procedimiento experimental diseñado por ustedes y luego llévenlo a cabo, siempre registrando sus observaciones. Una vez que hayan concluido sus observaciones, elijan una de las poblaciones observadas y descríbanla a través de sus atributos principales: especie, número de individuos, densidad, distribución, etc.