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POBLACIONESDr. Félix Huaranga Moreno
I. EL CONCEPTO DE POBLACION Es un conjunto o grupo de organismos o individuos en
un tiempo y espacio dado, que se entrecruzan y dejan descendencia fértil; así como presentan un conjunto de características homogéneas inherentes a su condición de tal, como: fecundidad, natalidad, mortalidad, crecimiento, reclutamiento, etc.
Arthur S. Boughey: Conjunto de organismos con un gran número de características en común, un origen similar, y la ausencia de barreras que impiden el cruzamiento de individuos heterosexuales puestos en contacto.- Limitación: Caso: bacterias, hongos, protozoos: reproducciónasexual, ellos pueden formar poblaciones biológicas.
II. EL CONCEPTO DE ESPECIE
Selección Natural• Las poblaciones a diferencia de las comunidades, comparten un acervo génico o poza génica.
• En las poblaciones ocurren cambios de las frecuencias génicas como resultado de la selección natural.
• La selección natural actúa de manera directa para propiciar cambios adaptativos en las poblaciones, y solo de manera indirecta causa cambios adaptativos a nivel de la comunidad.
Nada tiene sentido en Evolución si no es a la luz de la
Genética de Poblaciones
Michael Lynch
Nada tiene sentido en Biología si no es a la luz de la Evolución
Theodosius Dobzhansky
• Jean Rostand: sostiene que una verdadera
especie comprende una reunión de individuos
emparentados, que poseen la misma morfología
hereditaria y los mismos caracteres fisiológicos,
llevan el mismo género de vida y habitan una
zona geográfica determinada.
• Una especie: puede constituir distintas
poblaciones en función de su distribución
geográfica; es posible encontrar pequeñas
diferencias que se traducen en adaptaciones
locales. Ejem: peces, aves, humanos, etc.
• Especies cosmopolitas: presentan una amplia
distribución geográfica.
• Especies endémicas: Son aquellas que están
confinadas a desarrollar su ciclo de vida en ambientes
muy específicos, con una distribución geográfica muy
pequeña o localizada.
Existen dos corrientes de pensamiento en relación al
concepto de especie:
• Apiladores (lumpers): Tienden a disminuir el número de
especies conocidas.
• Fragmentadores (Splitters): Su tendencia es multiplicar
el número de especies.
III. CLASES DE POBLACIONES
A) MONOESPECIFICA:
- Homogénea: Cuando sus parámetros poblacionales
(fecundidad, natalidad, mortalidad, crecimiento,
reclutamiento, etc.) no presentan diferencias
significativas.
- Heterogénea: Cuando hay diferencias significativas..
B) POLIESPECIFICA:
- Conformada por un conjunto de individuos emparentados
pertenecientes a diferentes especies.
Metapoblaciones: cuando el ambiente habitable por los
individuos de una población se encuentra fragmentado,
cada una de las poblaciones en los fragmentos son
llamadas subpoblaciones, y el conjunto metapoblación.
Las subpoblaciones muestran dinámicas independientes,
pero se encuentran conectadas por la dispersión.
IV. PROPIEDADES
A) GENERALES:
Biografía
Organización
Estructura
Composición genética: Adaptabilidad, capacidad reproductiva, persistencia.
Ritmos
Respuestas ecofisiológicas
Eficiencia energética
Características etológicas.
B) PARTICULARES:
1) Potencial biótico: Es la capacidad que tienen
los organismos de una población para
reproducirse en condiciones óptimas.
2) Resistencia ambiental: Representa a la
interacción de los factores bióticos y abióticos a
través de los cuales se regula la expresión del
potencial bióticos.
3) Capacidad de carga: Es el número máximo de
una especie que un ambiente determinado
puede sustentar.
dN/dt = rN (K – N/K)
Si N es pequeño, K – N/K ≈ 1, entonces la
ecuación se transforma en: dN/dt = rN.
Pero si N es grande: (K – N) y (K – N/K),
disminuye, se retarda el crecimiento y se da
lugar a la ecuación sigmoide.
4) Tamaño y densidad poblacional:
INMIGRACION (+)
NATALIDAD (+) DENSIDAD MORTALIDAD (-)
EMIGRACION (-)
• Densidad: Número de individuos o biomasa por unidad de área o volúmen.
• Es la propiedad de mayor importancia, porquerepresenta a la abundancia de los organismos o altamaño de la población.
• Se ve fuertemente influida por las condiciones delambiente, de origen natural o antropogénico, conconsecuencias leves o catastróficas.
Densidad absoluta, bruta o cruda: es el número de
individuos por unidad de espacio o de hábitat total.
Densidad específica o ecológica: es el número de individuos
por unidad de espacio o de hábitat que verdaderamente
es ocupado por la población.
Inmigración es la llegada de organismos de la misma especie a la población. Se mide mediante la Tasa de Inmigración que es el cociente entre individuos llegados en una unidad de tiempo y el tamaño de la población.
Emigración es la salida de organismos de la población a otro lugar. Se mide mediante la Tasa de emigración que es el cociente entre individuos emigrados en una unidad de tiempo y el tamaño de la población.
Tasa neta de migración= inmigración – emigración x 1000Población total
MÉTODOS PARA ESTIMAR DENSIDADES DE LAS POBLACIONES
• Captura y recaptura:: capturar y marcar cierta fracción de la población total para estimar la densidad total de la población.
• Los conteos totales: en poblaciones de organismos de gran tamaño o conspicuos, o en organismos que se agregan formando grandes colonias para la reproducción.
• El muestreo con cuadricula: contar los organismos de una sola especie que aparecen en los cuadrados de la cuadricula de numero y tamaño adecuados para obtener un calculo de la densidad en el área determinada.
• Muestreo por remoción:: en muestreos sucesivos, se grafica el numero de organismos retirados de una área en el eje y, mientras que el numero total, previamente retirado se grafica sobre el eje x.
• Métodos sin cuadricula:: se basa en una serie de puntos aleatorios, la distancia al individuo más cercano se mide en cada uno de los cuatro cuadrantes, para cada punto de la serie aleatoria.
Método de Captura y Recaptura
• Se emplea para estimar la densidad total de una población dentro de un área definida.
• Fórmula :
Animales marcados en 2da
muestra =Animales marcados en la 1ra
muestra
Total capturados en la 2da
muestra Tamaño total de la población
Ejemplo del método de captura y recaptura aplicado a una población de peces:
Marcó y liberó 109 truchas, en el segundo muestreo pocos días después capturó 177 truchas, de las cuales 57 estaban marcadas. ¿A partir de estos datos puede usted estimar el tamaño de la población?
Dahl (1957), marcó truchas en un lago de Noruega estimando el tamaño de la población que estaba sujeta a una pesquería recreativa.
5) Natalidad: Implica el aumento típico de una población, ya sea
que estos nazcan, germinen, o sean empollados.
Natalidad máxima, absoluta o fisiológica: reproducción
limitada por factores fisiológicos. Es una constante para la
población.
Natalidad ecológica, realizada o natalidad.
Expresión matemática:
∆Nn = Producción de nuevos individuos en la población.
∆Nn/∆t = B (Natalidad, velocidad de natalidad absoluta).
∆Nn / N∆t = b ( Natalidad por unidad de población
= Número de nuevos individuos por unidad
de tiempo y población.
= Indice de natalidad específica con respecto a la
edad de una población.
= 0 , +, pero no - .
• N , puede ser la población total o la parte reproductora
de la población.
• ∆N = Aumento o descenso neto de la población en relación
a la natalidad; mortalidad, emigración e inmigración; puede
ser 0, + , -.
• Tasa bruta de natalidad = Nº nacimientos por año x 1000
Población total
Indice de fertilidad: Se refiere al número de nacimientos que
puede ocurrir por cada 1000 habitantes de la población.
IF = Nº de nacimientos
1000 hembras
6) Mortalidad: Número de individuos que mueren en un
período determinado (muertes divididos por el tiempo), o
bien como índice especifico en términos de porcentaje de
la población total o de una parte de ella.
Mortalidad mínima o teórica: es una constante , y
representa la pérdida en condiciones ideales o no
limitativas; aquí los individuos mueren por vejez y
causada por su longevidad fisiológica, lo que es mucho
mayor que la longevidad ecológica media.
Mortalidad ecológica o realizada: es la pérdida de
individuos en una condición ambiental dada, varia con la
población y las condiciones ambientales.
Mortalidad específica: Se expresa como porcentaje de la
población inicial que muere en un período determinado.
Expresión matemática:
∆Nm/N∆t = d
= Se expresa, como porcentaje de la
población inicial que muere en un período
determinado.
IS = 1 - M .
Tasa bruta de mortalidad = Nº de muertes por año x 1000
Población total
7) Modelos de crecimiento: Exponencial.
Sigmoide
- Determinada tanto por el potencial biótico en su interacción con la resistencia ambiental, como con la capacidad de carga que representa la cantidad promedio de individuos que coexisten cuando la curva de crecimiento se encuentra en la fase de equilibrio.
1) Fase lenta o fase lag. 2) Fase logarítmica o log.5) Fase estable o de equilibrio
)1(K
NrN
dt
dN
rtte
KNN
10
Este modelo es
denominado modelo
logístico, que tras
integrarlo da:
)(K
NKrN
dt
dN
Dinámica poblacional
9) Estructura por edades
Según Bodenheimer (1938), la población humana,
está conformada por tres grupos de edad:
Pre reproductiva: hasta 15 años (21 %).
Reproductiva: 15 - 45 años (42 %).
Post reproductiva:
45 – 70 años (37 %).
Duración:
Hombre primitivo: post reproductivo corto.
Muchos animales y plantas: pre reproductivo muy largo.
Insectos: Pre reproductivo largo, reproductivo breve y post
reproductivo nulo: ejemplo saltamontes, vida adulta de
menos de una estación.
Una forma conveniente de representarla es a través de un
polígono o una pirámide de edades.
9) Ambito del hogar, territorio y territorialidad.
Competición por recursos.
Antagonismo directo.
Home range: área definida en la cual los individuos
restringen sus actividades.
Territorio: si el home range es defendido eficazmente.
Territorialidad : aquí los individuos utilizan mecanismos
activos para alejar a los individuos o los grupos unos de
otros . En los animales es un mecanismo nervioso
(vertebrados, aves y artrópodos: reproducción
(nidificación, puesta de huevos, cuidado y protección de
crias) ; plantas y microorganismos es químico:: alelopatia,
amensalismo y antibiosis.
10) Dispersión: • Es el movimiento de los individuos o de sus
elementos de diseminación (semillas, esporas, larvas,
individuos, etc.).
Se ve muy influenciada por las barreras.
Es un componente importante en la corriente de
genes y en el proceso de especiación
Externa:
Emigración: es el movimiento hacia afuera de
componentes de la población.
Inmigración: es el movimiento inverso.
Migración: es la salida y regreso periódicos de los
componentes de la población.
Interna
El arreglo espacial de los
individuos de una población
depende de la homogeneidad o
heterogeneidad de las
condiciones físicas dela ambiente
y de las relaciones entre los
individuos.
Método para su evaluación:
relación varianza/media.
- Varianza < Media (Uniforme).
- Varianza = Media (Azar).
- Varianza > Media (Amontonada)
V. RELACIONES INTERESPECIFICAS
Son las interacciones que se manifiestan entre diversos
organismos que habitan en un determinado ambiente.
Objetivo: sobrevivir, crecer, reproducirse.
Clements y Shelford (1939), los llamaron coacciones.
- Entre individuos de la misma especie: reacciones
homotípicas.
- Entre individuos de diferentes especies: reacciones
heterotípicas.
• REACCIONES HETEROTIPICAS
Teóricamente, la cohabitación de dos especies puede
tener sobre cada una de ellas una influencia: nula,
favorable o desfavorable.
1) NEUTRALISMO (0 / 0): La dos especies (A y B) son
independientes, no tienen ninguna influencia entre si.
2) MUTUALISMO (+/+): Cada especie (A) necesita para
sobrevivir, crecer y reproducirse, la presencia de la otra
(B). Las dos especies viven en simbiosis.
Con contacto continuo: cerrada, permanente y
obligatoria.
HONGO + ALGA = LIQUEN
SOYA + BACTERIAS
ALGAS UNICELULARES + ESPONJAS
MUTUALISMO COMENSALISMO
AMENSALISMO
COMPETENCIA
DEPREDACION PARASITISMO
ALGAS UNICELULARES + CELENTERADOS (POLIPOS)
ALGAS UNICELULARES + MOLUSCOS (Tridacnia sp.)
CANGREJOS + POLIQUETOS (Chaetopterus sp.)
ALGAS UNICELULARES + TURBELARIOS (Convoluta roscoffensis)
RUMIANTES + BACTERIAS (Celuloticas)
CUCARACHAS + FLAGELADOS
TERMES + FLAGELADOS
ANEMONAS (Adamsia paliata)) + CANGREJO ERMITAÑO (Eupagurusprideuxi)
SIN CONTACTO CONTINUO
AVES (Molothurus sp., Bhupaga sp., Garza blanca) + GRANDES RUMIANTES
AVES + COCODRILOS
AVESTRUCES + CEBRAS
ABEJAS, MARIPOSAS, AVES + PLANTAS
HORMIGAS + PULGONES
COLEOPTEROS, HORMIGAS, TERMES + HONGOS (Rositesgongylopleura)
3) COMENSALISMO (+/0): La población A se beneficia, la B no es afectada.
CON CONTACTO CONTINUO
EPIFITOS (orquídeas, bromeliaceas) + ARBOLES
EPIZOOS + ANIMALES
ALGA VERDE (Basicladia sp) + TORTUGAS
HOMBRE (Colon) + BACTERIAS (E. Coli)
PERCEBES + BALLENAS
SIN CONTACTO CONTINUO
REMORAS + TIBURONES, TORTUGAS
POLIQUETO (Chaetopterus sp.) + CANGREJO (Polyonix sp.)
PECES (Fierasfer sp.) + COHOMBRO DE MAR (Holoturoidea)
4)ANTIBIOSIS (0 /-): La población A permanece sin afectar,
pero la B se ve inhibida.
HONGOS (Actinomicetos) + BACTERIAS
BACTERIAS ( estreptomicina, aureomicina) + BACTERIAS
ALGA (Chlorella vulgaris) + ALGA (Nitzchia frustulum)
ALGA (Chlorella sp.) + ZOOPLANCTON (Daphnia sp.)
ALGAS VERDE AZULES (Macrocystis sp) + PECES, GANADO
ALGAS ROJAS (Gymnodinium brevis, Goyaulax sp.) + PECES
5) AMENSALISMO (0 / -): La población A permanece sin afectar, pero laB se ve inhibida.
6) ALELOPATIA (0 / -): La población A permanece sin afectar, pero la B seve inhibida.
7) PARASITISMO (+ / -): La población A, el parásito, explota a miembrosde la población B, el huésped se ve afectado de modo adverso.
ALELOPATIA:
A nivel de raíz.
Ejemplo: vegetales secretan por sus raíces: agua, sales minerales (fosfatos, potasio), CO2 y diversos ácidos: málico (maíz), fórmico(cebada), cianhídrico (lino), lignocérico (café); aminoácidos, enzimas y vitaminas; también otros muchos productos específicos: alicina(ajo), ácido transamínico (arbolillo de México)
Pero también hay productos llamados FITOCIDAS: Nogal (juglona), cebolla (ácido protocatechuico).
A nivel de hojas.
La absintina (Artemisia absithium): pelos glandulares de sus hojas: afectan plantas y animales.
• Ejemplos:
- Nidificación colectiva de aves: que les permite defenderse más eficazmente de sus depredadores.
- Bacterias aerobias que consumen el 02, creando un ambiente favorable para las bacterias anaerobias.
- Efecto rizósfera sobre la microflora del suelo.
- Efecto bacteriostático: Geranio sobre la col.
- Rendimientos de cultivos mixtos: Alfalfa vs cultivos varios (en el suelo 2.25 veces más nitrógeno que en cultivo aislado).
- Rotación de cultivos.
- Repoblación de suelos muy agotados.
8) COOPERACION (+/+): Forman una asociación (A y
B) que no le es indispensable, pudiendo ambos vivir por
separado, pero que les reporta, no obstante alguna
ventaja (protocooperación); y es cooperación cuando
hay un cierto acto de voluntad y premeditación.
9) COMPETENCIA (- / -): Las dos poblaciones se inhiben mutuamente.
Pueden ser de dos o más especies.
Tienden a producir una separación ecológica de especies
emparentadas.
Se le designa también como PRINCIPIO DE EXCLUSION COMPETITIVA o principio de Gause (Hardin, 1960).
Es un campo de estudio para: ecólogos, genetistas y evolucionistas.
A menudo las influencias negativas se debe a una escacez de recursos utilizados por ambas especies.
La competencia se deberá a: espacio, alimento, luz, materiales de desecho, depredación mutua, exposición a carnívoros depredadores.
Thomas Park (1942), sus asociados y
estudiantes de la Universidad de Chicago,
trabajaron con escarabajos de la harina:
Tribolium confusum.
Tribolium castaneum (siempre gana).Fórmulas:
dN1 = r1N1 k1 – N1 –α N2
dt k1
dN2 = r2N2 k2 – N2 – β N1
dt k2
Si α y β son muy pequeños, ambas especies coexisten enrelación con las densidades de saturación k1/k2 y k2/k1
Gráfica que ilustra las
oscilaciones de la densidad de la
población presa y de la
población del depredador, según
lo predice el modelo propuesto
por Lotka y Volterra (1931)
Efectos de la presión que
ejercen los depredadores sobre la
'adecuación biológica' (el fitness)
de la presa.
10. Depredacion (+/-): Especie A se beneficia, mientras
que la B es afectada.
Fórmulas:
dN1 = r1N1 – p1N1N2
dt
dN2 = p2N1N2 – d2N2
dt
ESTRATEGIAS REPRODUCTIVAS
• Las estrategias reproductivas adoptadas por las diferentes especies son muy diversas.
• Estas dos estrategias son conocidas como la selección K (pocas crías) y selección r
• (muchas crías) y están condicionadas por circunstancias diversas. Los animales con pocos descendientes pueden invertir más recursos en la nutrición y protección de los mismos, garantizando su supervivencia hasta la edad adulta.
Estrategia r Estrategia K
Clima Variable y/o impredecible; Casi constante y/o predecible
MortalidadA menudo catastrófica,
independiente de la densidadDependiente 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.
LongevidadCorta, normalmente de
menos de un año.
Larga, normalmente de más de un
año.
FIN