Ecología de Poblaciones

Origen e importancia de la

Ecología de Poblaciones

Thomas Robert Malthus

An Essay on the Principle of Population, first

published in 1798

La base es que el crecimiento de la población

es exponencial 2,4,8

Expuso su teoría demográfica, según la

Cual la tasa de crecimiento poblacional tiende

a crecer de forma más rápida que la oferta de

alimentos para su sustento

Contribución de Charles Darwin

Aunque no fue el primero dijo que La

teoría de Malthus tenia un Límite

La Competencia Intraespecífica es el

motor de la evolución

La sobre vivencia del mas apto

Definición de Ecología de poblaciones

Estudio de los patrones de comportamiento de los

animales en un área geográfica determinada.

Rama de la ecología que estudia el

funcionamiento de los sistemas ecológicos y su

evolución.

POBLACIÓN NATALIDAD MORTALIDAD

INM

IGR

AC

IÓN

E

MIG

RA

CIÓ

N

PARÁMETROS POBLACIONALES

+

+ - -

Características

Tamaño poblacional denotado por la letra

N

Seguido de un subíndice que identifica el

momento en el tiempo

N0 = Tiempo Inicial

Nt al tiempo t

Nt+1 una unidad de tiempo después de t

Densidad Poblacional

Número de individuos de la Población por

unidad de área que esta ocupa.

N / área

Ejemplos: Árboles/ Ha

Animales /m2

PARAMETROS SEUNDARIOS

TASA DE NATALIDAD

(# por tiempo)

ESTRUCTURA DE EDADES

(Proporción)

ESTRUCTURA DE SEXOS

(Proporción)

TASA DE MORTALIDAD

(# por tiempo)

La dinámica de una población es importante para entender su evolución.

La dinámica de una población define su estructura (número de individuos, sexo, edad, espacio)

Las poblaciones como un sistema dinámico

Distribución Espacial

Manera como una población se organiza en el espacio:

Aleatoria:

Al azar sin un patrón definido.

Agregada

Serie de conjuntos donde se concentra la población

Uniforme

Se distribuyen de manera homogénea

Poblaciones constituyen sistemas relativamente homogéneos.

La variación genética es el resultado de la evolución de la población.

Variación genética Cambios en el genoma

CAMBIOS EN EL AMBIENTE

Modifican la dinámica de la población.

Mayor disponibilidad de recursos, mayor desarrollo.

Individuos con las mismas formas de adaptación.

Los cambios evolutivos de la población son el resultado de la acumulación de adaptaciones a su entorno.

Cambios constantes en la capacidad de adaptación determinan la capacidad de supervivencia.

Sistema poblacional

Población Ambiente

Físico Biótico

Competidores

Depredadores

Parásitos

Patógenos

Presas

Mutualistas

Simbiontes

Comensales

Condiciones

Refugios

Sitios de nidificación

Nutrientes

Agua

+

Atributos de la población

Abundancia

Dinámica

Estructura espacial

Estructura temporal

Estructura interna

FACTORES QUE AFECTAN LAS POBLACIONES

Relaciones intra e interespecíficas

COMPETICIÓN

Guerra caliente entre dos especies

Luchan por espacio, luz, alimento y otras necesidades

DEPREDACIÓN

Una especie destruye a la otra violentamente

El depredador típico es de vida libre, que caza, mata y devora a individuos de otra especie

Las especies tienen que competir, por tanto deben adquirir habilidades

Son muy distintas las características que debe tener un ser vivo para adaptarse a un ambiente cambiante que a otro relativamente estable.

Estrategias de supervivencia. Estrategias de la r y de la K

LAS POBLACIONES

Estrategias de Crecimiento

Estrategias r Estrategias K

Microscópicas o pequeños: como bacterias, protozoos, plantas fugaces.

Su población mantiene un crecimiento exponencial hasta desaparecer

bruscamente cuando las condiciones cambian.

Típicas de lugares efímeros: charcas de lluvia, montones de tierra junto a

madrigueras, rocas desnudas, zonas polares, desiertos, terrenos arados,

etc.

Son oportunistas o pioneras, ocupan áreas nuevas con facilidad y se

extienden por ellas con rapidez.

Especies con estrategia de la r

El papel que cumplen en los ecosistemas es colonizarlos en las primeras etapas de su desarrollo y, para ello, suelen ser organismos que producen muchas unidades de dispersión (hasta millones y miles de millones de esporas o huevos)

Pero no pueden tener éxito si la competencia es fuerte, frente a organismos con estrategia de la K.

Especies con estrategia de la r

Suelen ser los animales y plantas grandes y longevos.

Su población con altibajos, pero cerca de la densidad máxima (K).

(Robles de un bosque, gaviotas, linces).

Tienen, gran capacidad de competencia, gran longevidad y reducido

número de descendientes.

Especies con estrategia de la K

Habitat, estables por largo tiempo (selva, bosques, regiones

esteparias, etc.). poco sensible a las fluctuaciones medioambientales y

sus poblaciones mas o menos constantes.

De tamaño grande, sufren retrasos en la reproducción, baja asignación

reproductiva, crías grande con cuidado parental

Especies con estrategia de la k

Estrategia de la r

Estrategia de la K

Clima

Variable y/o impredecible;

Casi constante y/o predecible

Mortalidad

A menudo catastrófica,

independiente de la densidad

Dependiente de la densidad.

Tamaño de la

población

Variable con el tiempo; sin

equilibrio; generalmente muy por

debajo de la capacidad de soporte

del medio; comunidades sin

saturar; recolonización cada año.

Casi constante a lo largo del tiempo;

equilibrio; en o cerca de la capacidad de

soporte del medio; comunidades

saturadas; colonización no necesaria

Competencia inter e

intraespecífica

Variable, a menudo débil

Normalmente fuerte.

La selección favorece

1. Desarrollo rápido.

2. rm elevadas.

3. Reproducción temprana.

4. Pequeño tamaño corporal.

5. Reproducción única

1. Desarrollo lento.

2.Mayor habilidad competitiva.

3. Reproducción retardada.

4. Gran tamaño corporal

5.Reproducciones repetidas.

Longitud de la vida

Corta, normalmente de menos de

un año.

Larga, normalmente de más de un año.

ESPECIACION

Cuando la corriente de genes en el deposito común es

interrumpida por un mecanismo aislante.

Proceso en tres etapas

Aislamiento de poblaciones

• Reducción del flujo génico

Divergencia de caracteres

• Actuación de mecanismos evolutivos (mutación y deriva génica)

Aislamiento reproductivo

• Estructuras reproductivas

Aislamiento de las poblaciones mediante

separación física (cadena montañosa,

brazo fluvial, desierto, etc..

Se originan dos o más poblaciones

aisladas

Sometidas a presiones selectivas

distintas (se adaptan a ambientes

diferentes)

Evolucionan independientemente

Separación geográfica

ESPECIACION ALOPATRIICA

Alternativas a la barrera

Geográfica: Extinción de

poblaciones intermedias o

migración a otras regiones.

Modelos de especiación alopátrica:

Una barrera geográfica divide una especie en dos

poblaciones que divergen en características que las

hacen incompatibles en términos de reproducción.

Modelos de especiación alopátrica:

Una colonia derivada de una

población diverge y adquiere barreras

reproductivas. Dado el reducido

tamaño del grupo que se dispersa –o

aisla-y el bajo nivel de flujo genético,

existe un efecto marcado de la deriva

genética, que cambia el ambiente

genético y estimula nuevas presiones

de selección.

Especiación peripátrica

Evolución de barreras reproductivas y divergencia entre

diferentes segmentos de una población panmictica.

ESPECIACIÓN SIMPÁTRICA

Especiación simpátrica

ESPECIACIÓN PARAPÁTRICA

Proceso que lleva a la evolución del aislamiento reproductivo en

poblaciones cuya área biogeográfica, tiene distribución continua en

el espacio, pero entre las cuales el flujo de genes es modesto, lo

que origina divergencia

El flujo génico, en este caso, es menor que en la especiación

simpátrica y mayor que en especiación alopátrica (hay evidencia

que en ciertos procesos de especiación alopátrica puede darse

flujo genético aunque éste sea mínimo).

Parapátria, en Anthoxanthum odoratum (especie de hierba);

grandes poblaciones de A odoratum aledañas a centros

mineros han desarrollado resistencia a metales pesados, este

hecho las llevó a divergir de otras poblaciones de gramíneas

Pero la divergencia en este caso no sólo se relaciona con la

tolerancia a suelos contaminados, sino también con época de

floración al margen de tener una frecuencia de

autopolinización mayor. Ambas características, le proporcionan

un considerable aislamiento reproductivo respecto a otras

poblaciones aledañas y no tolerantes.

Evidencias de la evolución: Pruebas BIOGEODRÁFICAS

Una de las evidencias demostrativas de la evolución es la distribución geográfica De grandes aves:

1. Avestruz (África), 2. Ñandú (Sudamérica) 3. Casuario y emú (Australia) Sólo se puede explicar mediante la teoría de evolución de las placas tectónicas

Población

Estructura Espacial

•Disposición espacial

•Estructura de hábitat

•Estructura de metapoblaciones

Estructura temporal

•Variaciones diurnas

•Variaciones estacionales

•Variaciones multianuales

Disposición espacial

Cómo se disponen los individuos de la población en el espacio

Hábitat 1

Hábitat 3

Hábitat 2

Estructura de hábitat

Cómo se distribuyen los individuos de la población en los distintos hábitats

disponibles

Estructura de metapoblaciones

La población se divide en sub poblaciones relativamente aisladas

Dispersión

Subpob

Subpob

Subpob Subpob

Estructura temporal

Horas

Actividad

Ciclo diurno

Meses

Abundancia

Ciclo estacional

Años

1 2 3 4 5 6 7

Abundancia

Variación de la abundancia estacional y multianual

Estructura poblacional

Los individuos de una población no son todos iguales

Sexos

Tamaños

Edades

Jerarquías

Condición reproductiva

Distintas probabilidades de supervivencia y

reproducción

Machos Hembras Edades

1 2

3 4

Individuo en condición reproductiva

¿Cómo se describe la abundancia?

•Tamaño poblacional: Número de individuos

•Densidad poblacional: número de individuos/unidad de área o volumen

•Biomasa: Ej: kg/ha

•Cobertura: proporción del área cubierta por individuos de la especie

•Indicadores relativos: cantos/hora, capturas/trampas, huellas/metros recorridos

100 m

100

m

Tamaño poblacional: 6

Densidad poblacional: 6/ha

Biomasa: 1800 kg/ha

Densidad: peces/litro de agua

Cobertura

1 árbol, 25% de cobertura

100 pastos, 75% de cobertura

1 pasto: 0,75% de cobertura

Indicadores relativos: No de huellas/metro

Debe haber una relación constante entre la abundancia y el indicador relativo

Métodos para la estimación de la abundancia

Areales

Se cuentan todos los

individuos en un área

Si se cuenta en toda el área de

estudio:

CENSO

Si se cuenta en algunas partes:

CENSO MUESTRAL

Censo directo o en fotos

Estimador de densidad: D = (s-1 x ∑ ni)/a

s= número de unidades muestrales

ni= número de individuos contado en cada unidad

a= área de cada unidad muestral

Censo muestral

D= (¼ x 10) /1 m 2: 2,5 /m 2

1m

1 m

Tamaño unidades muestrales

Forma de unidades muestrales

Cantidad de unidades muestrales

Ubicación de las unidades muestrales

Decisiones a tomar

Ambiente homogéneo o disposición de la población al azar: muestreo al azar

Hábitat 1

Hábitat 2

Ambiente heterogéneo: Muestreo estratificado

¿Por qué conviene estratificar?

Número de muestras a tomar

Error aceptado Variabilidad entre muestras

Error observado con n número de

muestras

s/ n1/2

s= desvío muestral

n= número de muestras

< si el ambiente es

homogéneo

Depende de

Muestreo a lo largo de un gradiente: Sistemático

Si se distribuye al azar puede haber zonas sin representar

azar sistemático

Métodos de distancia para la estimación de densidad

Se cuenta un n número de individuos

Se estima el área promedio ocupada por un solo individuo

Asumen disposición al azar de los individuos de la población

Método del individuo más cercano

• Se eligen n puntos al azar

• Se miden las distancias entre cada punto y el individuo más cercano (yi).

• D= (n-1)/yi2

yi

Punto al

azar

Individuo más

cercano

yi

Área estimada que ocupan los

individuos

Método de los cuartos o cuadrantes:

•Se ubican transectas al azar •Sobre la transecta, se seleccionan n puntos (al azar o en forma sistemática)

•Para cada punto, se definen 4 cuadrantes de acuerdo a la transecta y una perpendicular.

•En cada cuadrante, se mide la distancia del punto al individuo más cercano (yi) ,

Se estima el área ai para cada punto, como el promedio de las distancias en cada cuadrante, ai = (/4)*yi2

Se calcula la densidad en cada punto Di=3/ ai, y la densidad promedio de la transecta: D = Di/n

Día 1. Se capturan n1 individuos. Se marcan y se liberan. Día 2. Se capturan n2 individuos. n21 están marcados n2= n21+ n sin marca n1/N poblacional = n21/n2 N poblacional = (n1 x n2)/n21

Métodos de captura

Método de captura- marcado y recaptura

Supuestos:

Los individuos liberados se mezclan con los restantes

No hay pérdidas de marcas

La captura previa no cambia la probabilidad de ser capturado

La población es cerrada

Ejemplo del método de captura, marcado y recaptura

Primer día: se capturan, marcan y liberan 50 individuos

Segundo día: se capturan 52 individuos, 20 marcados

n1: 50

n2: 52

n21: 20

Nest: 50*52/20= 130 individuos

GRACIAS