PLAGAS Y ENFERMEDADES DE UN RECURSO NATURAL

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1 GRUPO ACADÉMICO DE DOCENCIA: PLAGAS Y ENFERMEDADES DE UN RECURSO NATURAL

2 DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD DEPARTAMENTO EL HOMBRE Y SU AMBIENTE LICENCIATURA EN BIOLOGÍA PLAGAS Y ENFERMEDADES DE UN RECURSO NATURAL (Dinámica de poblaciones) GUÍA MODULAR UNIDAD DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Rector General Dr. Luis Mier y Terán Casanueva

3 Secretario General Dr. Ricardo Solís Rosales Unidad Xochimilco Rector M. en C. Norberto Manjarrez Alvarez Secretario de Unidad Dr. Cuahutemoc V. Pérez Llanas Directora de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud M. U. Rosa María Nájera Nájera Jefa del Departamento El Hombre y su Ambiente M. en C. Aurora Chimal Hernández Coordinador de la Licenciatura en Biología Dr. Roberto T. Peréz Rodríguez ELABORACIÓN DE LA GUÍA BIÓL. GERMAN CASTRO MEJIA DR. JORDAN K. GOLUBOV

4 Índice Página I.- Introducción II.- Ubicación del módulo dentro de la licenciatura III.- Plan y programa de estudios del módulo (Plan 2001) IV.- Visión nueva del módulo por Grupo Académico de Docencia IV.- Desarrollo de los contenidos Los organismos y su ambiente Propiedades de la población Crecimiento poblacional Regulación intra e inter-específica de la población Depredación Parasitismo y Mutualismo Evolución: Genética de poblaciones y especiación

5 Introducción El módulo de Plagas y Enfermedades de un Recurso Natural, como fue rediseñado en el nuevo Plan y Programa de Estudio, se le dio una visión sobre la regulación de las poblaciones, aunque en ese momento se le dejó el nombre todavía sobre el manejo de plagas y enfermedades, los miembros del Grupo Académico de Docencia (GAD) de este módulo decidieron en darle un giro sobre el manejo de las poblaciones, y dependiendo de las características propias de la investigación del profesor responsable del módulo en su momento, podían ver la regulación de las poblaciones tomando en cuenta la competencia, depredación, herbivorismo, mutualismo, comensalismo y/o parasitismo. Tomando en cuenta esto, el alumno que se encuentra en el módulo podrá identificar la estrecha relación que existe entre los factores abióticos y los seres vivos; identificará las interacciones de los individuos con otros individuos, tomando en cuenta que estas interacciones podrán favorecer una serie de adaptaciones ya que, al igual que ocurre con los factores abióticos, los otros individuos también constituyen factores de selección natural. El alumno comprenderá que los individuos y las poblaciones junto con el ecosistema constituyen niveles de organización biológica y que cada nivel tiene sus propios atributos. Donde el alumno podrá analizar esos atributitos tanto cuantitativa como cualitativamente, utilizando herramientas que le permitan observar la forma de regulación de crecimiento de la población, tanto en el aula, laboratorio y la práctica. Ubicación del módulo en la Licenciatura en Biología

6 Este módulo se encuentra ubicado en el Segundo Nivel: Tronco Básico Profesional. Cuyo objetivo es el de Formar profesionales capaces de desarrollar y evaluar estrategias de manejo de los recursos naturales bióticos a partir de actividades científicas y de formación técnica-profesional desde el campo de la biología y la ecología tomando en cuenta condiciones socio-económicas y culturales determinadas. En este nivel se encuentran ubicados los nueve trimestres últimos de la licenciatura en Biología. Existe una seriación por fases o subniveles. En donde el alumno realizará una investigación de un problema concreto en sistemas ecológicos acuáticos o terrestres. Este módulo se encuentra en el Primer Subnivel: Patrones biológicos y ecológicos. Su objetivo es que el alumno obtenga conocimientos fundamentales para caracterizar y diagnosticar los patrones biológicos y ecológicos de los recursos naturales bióticos. En este subnivel se encuentran tres trimestres: IV, V y VI. Trimestre IV Biodiversidad y Recursos Naturales. Trimestre V Historias de vida. Trimestre VI Plagas y enfermedades de un recurso natural. Clave Nombre Obl/Opt Biodiversidad y Recursos Horas Teoría Horas Práctica Créditos Trimestre Seriación Obl IV

7 Naturales Historias de Vida Plagas y Enfermedades de un Recurso Natural Obl V ó VI Obl V ó VI No existe seriación entre los módulos V y VI. El alumno que pasa del módulo IV, puede optar por el módulo V ó VI, y en el siguiente trimestre optar por el otro módulo. El alumno forzosamente tiene que aprobar este subnivel para poder pasar al siguiente. Plan y programa de estudios del módulo (2001) Objeto de transformación: Regulación de poblaciones de plagas y patógenos. Problema Eje: Cuáles son las causas que han ocasionado la manifestación de plagas y enfermedades? Objetivo General: Analizar la población e interpretar el fenómeno de plagas y enfermedades como una manifestación de causas naturales y antrópicas, evaluar y proponer estrategias para su regulación Objetivos parciales: Que el alumno: 1. Comprenda la manifestación de plagas, epizootias y enfermedades como resultado de una compleja interacción de factores bióticos, abióticos y antrópicos. 2. Comprenda los fundamentos teóricos ecológicos de la estructura y la dinámica de la población.

8 3. Analice las bases fundamentales de la genética de las poblaciones para comprender el fenómeno de plagas y enfermedades. 4. Analice las principales factores genéticos y ecológicos que permiten la manifestación de una plaga o enfermedad. 5. Identifique los diferentes patrones de distribución espacio-temporal de poblaciones de plagas y/o patógenos. 6. Distinga las características biológicas de diversos grupos de organismos para analizar técnicas de muestreo idóneas en la interpretación del fenómeno de plagas y enfermedades. 7. Evalúe y aplique las herramientas metodológicas para diagnosticar el daño. 8. Identifique los factores internos y externos que ocasionan el fenómeno de plagas y enfermedades. 9. Determine los parámetros poblacionales clave, que determinan las plagas y los patógenos. 10. Evalúe el daño y su impacto sobre el recurso afectado así como sus efectos sociales y ambientales. 11. Analice las estrategias de regulación, naturales y antrópicas, de poblaciones plaga y patógenos y sus efectos sociales y ambientales. 12. Evalúe las opciones de regulación de plagas y enfermedades en función de criterios ecológicos, sociales y culturales. Contenidos sintéticos: Influencia de los factores bióticos, abióticos y antrópicos en la población. Bases genéticas de la evolución, coevolución, deriva génica, selección, adaptación, mutuación, variación y especiación. Concepto y estructura de la población.

9 Interacciones entre las poblaciones, competencia, parasitismo, depredación, mutualismo, comensalismo y simbiosis. Principales parámetros para determinar el surgimiento de una plaga. Densidad, abundancia, dispersión, natalidad y crecimiento de la población. Alteraciones abióticas, bióticas y antrópicas que inciden sobre las poblaciones. Distribución espacio-temporal de la población de plagas y/o patógenos. Técnicas de muestreo para evaluar los atributos de la población en relación con los factores ambientales. Técnicas para evaluar el daño. Técnicas específicas para determinar un problema puntual de plagas y enfermedades. Técnicas de determinación de costo y beneficio. Técnicas de combate y control de plagas y patógenos. Estrategias de control y manejo integral. Modalidades de conducción del proceso de enseñanza-aprendizaje: Revisión bibliográfica. Discusión grupal. Conferencias y seminarios. Material audiovisual. Actividades de campo y laboratorio. Ejercicios de estadística y de computación. Elaboración de trabajo de investigación modular de acuerdo con los objetivos del módulo. Modalidades de evaluación: Global: se llevará a cabo a través de evaluaciones periódicas y terminales tomando en cuenta: Participación en grupo 5 % Trabajo de campo y laboratorio 15 %

10 Informe de investigación 35 % Contenidos teóricos 45 % Para acreditar la u.e.a. el alumno deberá de tener calificación aprobatoria en todos los rubros. Recuperación: Haber acreditado el trabajo de investigación modular. Examen escrito sobre los contenidos del módulo y el trabajo de investigación modular (100%). Si la calificación es menor a 6.0 ésta será de NA. Después de dar el módulo durante tres años con el nuevo programa de estudio, los miembros del GAD proponen darle un peso mayor al estudio y manejo de las poblaciones, por lo que presentamos los avances del mismo: Visión nueva del módulo por Grupo Académico de Docencia Antecedentes La población es el número de individuos de una especie que habitan un territorio determinado. La ecología de las poblaciones es el estudio de las variaciones en tiempo y espacio en los tamaños y densidades de las poblaciones. El estudio de la ecología a nivel de la población es una de las ramas de la ecología que ha proporcionado con más información sobre el funcionamiento de sistemas ecológicos y la evolución.

11 Una característica de las poblaciones que las hace interesante es su dinámica: cambian de un instante a otro. Características dinámicas de poblaciones incluyen la densidad de la población, la abundancia relativa de organismos de diferentes edades, la distribución de la población, la proporción de los diferentes sexos, la tasa de natalidad, la tasa de mortalidad, el nivel de adaptación, el potencial biótico, y la migración, entre otras cosas. La estructura de poblaciones es un aspecto importante del estudio de las poblaciones porque nos ayuda entender las tendencias dinámicas de poblaciones. En algunas especies, se puede ver tendencias de la fluctuación cíclica en poblaciones se puede observar ciertas tendencias dinámicas relacionadas con cambios ambientales, pero, aparentemente no controlados completamente por el medio ambiente. Finalmente, el estudio de la evolución de poblaciones ha sido muy importante en el desarrollo de los conceptos de la evolución en el mundo natural. Un concepto importante dentro de la población es el de densidad, que se refiere al número de individuos por unidad de área. El aumento o disminución del número de individuos de una población es el crecimiento poblacional. Las poblaciones tienen una tasa de nacimiento (número de crías producido por unidad de población y tiempo), una tasa de mortalidad (número de muertes por unidad de tiempo) y una tasa de crecimiento. En condiciones naturales, existen múltiples factores que limitan el crecimiento, permitiendo que las poblaciones se mantengan estables. A medida que crece una población, aumenta la competencia entre los individuos que la integran por que los recursos son limitados. Algunas poblaciones regulan el equilibrio a través de las migraciones. Generalmente ninguna población alcanza el nivel máximo de crecimiento poblacional. El máximo nivel de crecimiento poblacional permitido por los sistemas de reproducción de cada especie es el potencial biótico, el cual nunca es alcanzado.

12 Uno de los fenómenos más asombrosos del ecosistema es lo que se llama homeostasis de las poblaciones. Este término hace referencia a la conservación de innumerables factores que constituyen lo que se conoce como el medio interno de los organismos. En Ecología, la homeostasis se refiere a que las poblaciones tienden a autorregularse, a permanecer más o menos constantes, pero solo si el ecosistema en que viven está en equilibrio. Este equilibrio se puede romper en los casos en que se introducen nuevas especies al sistema. En toda población existe un equilibrio en el cual los depredadores son determinantes. A mayor densidad de población, mayor será la mortalidad ocasionada por los depredadores. En los ecosistemas más biodiversos hay mayor alternativa de presas, lo cual le da estabilidad al ecosistema. Objetivo del módulo Profundizar en el conocimiento de aspectos teóricos y capacitar en el manejo de herramientas prácticas, que posibiliten el análisis y el modelado de la dinámica de poblaciones, orientados a una aplicación en el manejo de los recursos naturales. Objetivos particulares: (1) Profundizar en el estudio de los principios generales de la ecología de poblaciones. (2) Analizar las presiones de selección que modelan rasgos básicos de los seres vivos.

13 (3) Realizar adaptaciones específicas de los principios a las particularidades de los organismos y habitats concretos. (4) Relacionar la ecología de poblaciones con el análisis de la diversidad y de la abundancia de las poblaciones. (5) Estudiar aplicaciones prácticas de la ecología de poblaciones. (6) Conocer algunas de las técnicas conceptuales e instrumentales empíricas de la ecología de poblaciones y evolutiva. (7) Situar los principios y conceptos de la ecología de poblaciones y evolutiva dentro del contexto de ejercicios prácticos que ilustren los procesos científicos. Qué se espera del alumno: El módulo dará al estudiante los conocimientos y métodos de análisis clásicos y actuales para entender los procesos físicos y biológicos mediante los que los organismos se agregan en las poblaciones y pueden tener propiedades de autorregulación. Se expondrán enfoques clásicos y modernos para el estudio de la vinculación de las poblaciones en las comunidades bióticas y las propiedades que permiten inferir su existencia y pertinencia ecológica. Temario propuesto I.- Los organismos y su ambiente. a) Adaptación al ambiente b) Homeostasis c) Tolerancia ambiental. Ley del mínimo de Liebig d) Distribución de los organismos de acuerdo a la variación ambiental. e) Concepto de nicho ecológico. Nicho efectivo y fundamental. f) Factores físicos que influyen sobre los organismos: clima, luz, temperatura, agua, nutrientes y suelo.

14 II.- Propiedades de la población. a) Concepto de población b) Densidad poblacional c) Abundancia d) Dispersión e) Estructura de edades. Pirámide poblacional. III.- Crecimiento poblacional a) Tablas de vida. Tasa de natalidad, mortalidad y reproducción. b) Crecimiento exponencial. Tasa de incremento r. Tasa finita de crecimiento lambda. c) Crecimiento logístico. Capacidad de carga (k). Fluctuaciones alrededor de k. d) Extinción de poblaciones. Natural, local y pasadas. e) Matriz de Leslie. f) Metapoblaciones. IV.- Regulación intra e inter-específica de la población. a) Competencia por pelea ("scramble") y por torneo ("contest"). b) Crecimiento y reproducción influenciados por la competencia intraespecífica. c) Territorialidad. d) Efecto positivo, neutro y/o negativo de un organismo sobre los demas. e) Modelo de Lotka-Volterra de competencia entre dos especies. f) Principio de exclusión competitiva. j) Coexistencia. V.- Depredación a) Defensa de la presa, ataque del depredador. b) Estrategias de aprovisionamiento. c) Modelos de depredación. d) Herviborismo VI.- Parasitismo y Mutualismo a) Coevolución b) Tipos de mutualismo.

15 c) Características de los parásitos. d) Relaciones parásito-huésped. e) Respuestas del hospedador al parasitismo. f) Modelos VII.- Evolución: Genética de poblaciones y especiación a) Variación genética. Fuentes de variación. b) Adaptación, selección natural y evolución. Tipos de evolución. c) Problemas de las poblaciones pequeñas. Endogamia. d) Especiación. Tipos de especiación. Especiación alopátrica y simpátrica. Actividades de aprendizaje del módulo: La dinámica del curso buscará motivar la reflexión y análisis de los estudiantes. Los profesores del curso expondrán los temas del curso y se entregará con debida anticipación una lectura que será discutida en el transcurso de la exposición o al final de la misma. Se realizarán seminarios por parte de los alumnos. En la medida de lo posible se buscará que especialistas de temas concretos expongan tópicos del contenido temático del curso. La entrega de un resumen de cada lectura del curso será obligatoria. La práctica integradora pretende evaluar la habilidad de los estudiantes en su desempeño científico. Se desarrollará en una o varias localidades y culminará con un reporte escrito y una presentación por parte del grupo y se realizará un arbitraje científico por parte del o los responsables del módulo.

16 Programa de prácticas propuestas: 1.-Muestreo en poblaciones. 2. Análisis estadístico de datos ecológicos: comparación entre dos poblaciones. 3. Análisis de la distribución espacial. 4. Técnicas demográficas. Tablas de vida. 5. Simulación de la regulación del tamaño de la población. 6. Relaciones interespecificas: mutualismo, cooperación, comensalismo, parasitismo. 7. Modelos de interacción entre poblaciones: Competencia. 8. Modelos de interacción entre poblaciones: Depredación. 9.- Mecanismos de defensa de la presa. 10. Muestreo en comunidades terrestres. 11. Muestreo en comunidades acuáticas. 12. Estudio de bioindicadores en el medio acuático. 14. Análisis de la diversidad. 15. Estimación de la producción primaria en sistema de alta montaña. 16. Funcionamiento de un lago.

17 17. Funcionamiento de un Parque Natural. 18. Consecuencias del efecto invernadero 19. Efectos del cambio global sobre los ecosistemas Desarrollo de los contenidos Los organismos y su ambiente Introducción Todos los seres vivos se encuentran en una constante interacción con su ambiente. Los organismos viven en ambientes físicos variables respecto a la temperatura, humedad, luz y nutrientes. Estos factores difieren de un sitio a otro, según la latitud, la región o la localidad que se encuentren. Además, en cualquier habitat el ambiente está en constante cambio, varía con el tiempo, ya sea anual, estacional o diariamente. Un organismo necesita conseguir los recursos que le son esenciales para subsistir, además de condiciones ambientales adecuadas. Cuando un organismo puede sobrevivir, crecer, desarrollarse y reproducirse en unas condiciones ambientales concretas,, se dice que ese organismo está adapatado a ese ambiente. Si las condiciones ambientales le son desfavorables, el organismo reduce su crecimiento y le es difícil sobrevivir en ese ambiente. El ambiente no es homogéneo. El medio cambia y, con él, las condiciones abióticas que necesita un organismo para sobrevivir, crecer y reproducirse.

18 En este tema se tratará de ubicar al alumno ubique algunas formas esenciales de relación entre los organismos y su ambiente. De cómo un organismo tiene que adaptarse a esas condiciones y de cómo influyen algunos factores abióticos en la sobreviviencia, crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos. Objetivo general: Establecer las relaciones del ambiente con la sobrevivencia, crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos. Objetivos particulares: Que el alumno: Explique por qué el ambiente en que vive un organismo puede ser tan variable. Explique el significado de la tolerancia a factores ambientales. Discuta las relaciones entre el medio ambiente y la distribución y la abundancia de los seres vivos. Explicar el efecto del clima en general y los microclimas en el habitat y los organismos. Explicar cómo los organismos se adaptan a las variaciones de temperatura. Explicar el efecto que tiene un ambiente salino y un ambiente dulceacuícola en los organismos. Discutir el papel que juega el fotoperido en los ciclos diarios, anuales y estacionales de los organismos. Preguntas clave: Por qué deben mantener los seres vivos un ambiente interno relativamente constante? Cómo se relaciona la distribución y la abundancia de los organismos con su habitat y la tolerancia de esos organismos? Cómo se adapta un organismo a un ambiente?

19 Qué efecto tiene el clima y los microclimas en la distribución de los organismos? Cómo influye la luz en el tamaño y la forma en las plantas? Cómo se transmite el calor entre los organismos y su medio? Cuáles son las ventajas y desventajas de la poiquilotermia y la homotermia? Cómo evitan las plantas y animales la deshidratación? Cómo superan las plantas y animales los problemas que le presentan los ambientes salinos? Cómo influye la duración del día sobre la actividad diaria y estacional de las plantas y animales? Contenidos 1. Adaptación al ambiente 2. Homeostasis 3. Tolerancia ambiental. Ley del mínimo de Liebig 4. Distribución de los organismos de acuerdo a la variación ambiental. 5. Concepto de nicho ecológico. Nicho efectivo y fundamental. 6. Factores físicos que influyen sobre los organismos: clima, luz, temperatura, agua, nutrientes y suelo. Duración aproximada del tema Una semana y media Estrategias de enseñanza sugeridas Discusión en clase. Elaborar un mapa conceptual del tema. Elaborar un ensayo sobre la relación existente de los organismos con su ambiente. Exposición en clase los contenidos. Estrategias de enseñanza sugeridas Evaluación escrita en el salón de clases. Participación en el salón de clases. Evaluación del ensayo escrito. Evaluación del trabajo realizado en clase.

20 Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Lectura propuesta: Adaptación al ambiente Homeostasis Tolerancia ambiental. Ley del mínimo de Liebig Distribución de los organismos de acuerdo a la variación ambiental. Concepto de nicho ecológico. Nicho efectivo y fundamental. Begon, M.; J.L. Harper y C.R. Townsend El ajuste entre los organismos y su ambiente. Cap. 1. p En: Ecología. Individuos, poblaciones y comunidades. Ediciones Omega, S,A. Barcelona. 886 p. Smith R.L. y T.M. Smith Los organismos y su ambiente. Cap. 2. p En: Ecología. 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Krebs, Ch. J Evolution and Ecology. Cap. 2. p En: Ecology. The experimental analysis of distribution and abundance. 5 th edition. Pearson Education, Inc. Oxford. Contenido Lectura propuesta: Factores físicos que influyen sobre los organismos: clima, luz, temperatura, agua, nutrientes y suelo. Krebs, Ch. J Factors that limit distributions: temperature, moisture, and other physical-chemical factors. Cap. 7. p En: Ecology. The experimental analysis of distribution and abundance. 5 th edition. Pearson Education, Inc. Oxford. Smith R.L. y T.M. Smith Clima. Cap. 4. p En: Ecología.

21 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Smith R.L. y T.M. Smith Luz. Cap. 5. p En: Ecología. 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Smith R.L. y T.M. Smith Temperatura. Cap. 6. p En: Ecología. 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Smith R.L. y T.M. Smith Agua. Cap. 7. p En: Ecología. 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Smith R.L. y T.M. Smith Periodicidad. Cap. 8. p En: Ecología. 4ª edición. Pearson Educación, S.A. Madrid. 664 p. Begon, M.; J.L. Harper y C.R. Townsend Condiciones. Cap. 2. p En: Ecología. Individuos, poblaciones y comunidades. Ediciones Omega, S,A. Barcelona. 886 p. Begon, M.; J.L. Harper y C.R. Townsend Recursos. Cap. 3. p En: Ecología. Individuos, poblaciones y comunidades. Ediciones Omega, S,A. Barcelona. 886 p.

22 Propiedades de la población. Introducción El término población describe a un grupo de individuos de una especie. Lo que constituye a una población variará de una especie a otra y de un estudio a otro. En algunos casos, los límites de una población están bien determinados, p.ej. los espinosillos que ocupan un lago pequeño, homogéneo y aislado, y que constituyen la población de espinosillos del lago; y, en otros casos, los límites están determinados por el propósito o la conveniencia del investigador, p. ej. estudiar la población de pulgones del tipo que habita una hoja, un árbol, un grupo de árboles o toda una zona boscosa. En otros casos, los individuos están distribuidos de forma continua a través de una zona muy amplia, y el investigador debe definir arbitrariamente los límites de su población. En todos estos casos se debe determinar la densidad de una población. Determinar la densidad de una población consiste simplemente en contar a todos los individuos presentes. La demografía, como el estudio de las poblaciones, determina el modo en que las poblaciones cambian de tamaño. El número de nacimientos y de muertes dentro de una población permiten reconocer los cambios que ocurren dentro de la población. La diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad determina el crecimiento o la disminución de la población con respecto al tiempo. Contenidos: a) Concepto de población b) Densidad poblacional c) Abundancia d) Dispersión e) Estructura de edades. Pirámide poblacional. Duración aproximada del tema 1 semana

23 Estrategias de enseñanza sugeridas Lectura de artículos sobre estimaciones de densidad poblacional, ejercicios en clase de técnicas para determinar densidad poblacional (marcaje-recaptura, censos, etc). Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Lectura propuesta: Metodología de campo Krebs, C. J Ecological Methodology. Crecimiento de la población

24 Introducción Una característica universal de todos los organismos es que los individuos de una población tienen la capacidad de producir una o mas progenie, y por lo tanto tienen la capacidad de crecer. La capacda de crecimiento de las poblaciones es enorme como se puede ver especialmente con la introducción de especies exóticas, los brotes de plagas y enfermedades y el caso de los humanos. Desde que sabemos las implicaciones del crecimiento de las poblaciones, se desarrollaron técnicas (la demografía o el estudio de las poblaciones) para poder determinar las tasas de crecimiento y los factores que la regulan de los organismos que nos rodean. El crecimiento de cualquier población es principalmente por la reproduccón. La periodicidad con la que ocurren estos eventos tiene implicaciones en el modelo matemático que se utiliza para determinar el tamaño de la población, de tal manera que si hay reproducción en tiempos específicos del año, entonces se tiene un crecimiento geométrico, y si la tasa de nacimientos es contínua entonces se habla de un crecimiento exponencial. Al relajar algunos de los supuestos de los dos modelos, obtenemos diferentes expresiones de los modelos de crecimiento. Al incluir estructura de edades o aspectos de capacidad de carga del ambiente podemos modificar estos modelos iniciales de al manera que incluya variaciones as comprensivas de los fenómenos biológicos. Objetivo general: Que el alumno pueda describir como crecen las poblaciones de diferentes organismos Objetivos particulares: Que el alumno: Conozca la diferencia entre modelos poblaciones discretos y contínuos Sepa las ecuaciones de crecimiento exponencial y geométrico de las poblaciones Identifique como la tasa de crecimiento de las poblaciones dependen de las tasas de nacimiento y de muerte Sepa como se hacen las proyecciones de crecimiento poblacional con estructura de edades Que es la estructura estable de edades

25 Que es una población estructurada por estados y como se puede proyectar su crecimiento Cual es la ecuación característica de una población Explique las diferencias principales entre los modelos espacialmente explícitos y los modelos poblacionales tradicionales y su aplicación en problemas biológicos de conservación, manejo de plagas, manejo de fauna y flora silvestre. Contenidos a) Tablas de vida. Tasa de natalidad, mortalidad y reproducción. b) Crecimiento exponencial y geométrico. Tasa de incremento r. Tasa finita de crecimiento lambda. c) Crecimiento logístico. Capacidad de carga (k). Fluctuaciones alrededor de k. d) Extinción de poblaciones. Natural, local y pasadas. e) Matriz de Leslie. f) Metapoblaciones. Duración aproximada del tema 2 semanas Estrategias de enseñanza sugeridas Aplicación de modelos de crecimiento ya sea construidos usando paquetería (Populus, RAMAS Ecolab, etc) o a partir de datos obtenidos de campo. Lecturas sobre estimaciones de crecimiento para diversos organismos para que el alumno pueda identificar el modelo que se utilizó y encuentre maneras aplicadas de las estimaciones teóricas.

26 Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Lectura propuesta: Tablas de Vida Ebert, T. A Plant and animal populations: methods in demography. Capítulo 1. Academic Press, London, UK. Ricklefs, R. E. Y Miller, G. L Ecology. Capitulo 15. W. H. Freeman and Co, New Cork, USA. Stiling, P. Ecology: Theory and applications. Academic Pres, London, UK. Modelos de crecimiento Silvertown, J & Charesworth, D Introduction to plant population biology. Capítulo 5-6. Blackwell Science, London, UK Neal, D Introduction to population biology. Capítulos 4-5. Cambridge University Press, Cambridge UK. Metapoblaciones Hastings, A Population biology: concepts and models. Capítulos 2 y 4. Springer Verlag New York, USA Gotelli, N. J A primer of ecology. Capitulo 4. Sinauer Associates, Sunderland Massachussets, USA

27 Regulación intra e interespecífica Introducción La competencia es el uso o defensa de un recurso por un individuo que reduce la cantidad de recursos disponibles para otros individuos. La competencia es uno de los elementos más importantes que afectan a os demás individuos dentro de las poblaciones. El fenómeno de competencia se encentra ligado a dos componentes: la regulación de la población y el cambio evolutivo. Dentro de una población, la competencia reduce los niveles de recursos de manera denso-dependiente y por lo tanto afecta la reproducción la mortalidad. El resultado de la competencia entre dos entidades depende de la eficiencia relativa con la cual los individuos explotan el recurso compartido. Cuando los recursos son limitados el consumo de los recursos va a generar una limitante al crecimiento poblacional de tal manera que el resultado de esta interacción va a depender de los niveles del recurso y de la habilidad de obtener recursos por parte de los individuos. Objetivo general: Identificar el efecto de una interacción intra e inter-específica sobre el crecimiento de las poblaciones. Objetivos particulares: Que el alumno: Identifique los diferentes tipos de competencia en plantas y animales. Entienda como modificar los modelos poblacionales básicos para representar la competencia. Sepan como puede afectar la competencia el crecimiento de una población. Pueda identificar los elementos de estabilidad y resultados de una interacción competitiva.

28 Contenidos a) Competencia por pelea ("scramble") y por torneo ("contest"). b) Competencia en plantas, la regla de los -3/2. Estrategias de competencia c) Crecimiento y reproducción influenciados por la competencia intraespecífica. d) Territorialidad. e) Efecto positivo, neutro y/o negativo de un organismo sobre los demas. f) Modelo de Lotka-Volterra de competencia entre dos especies. g) Principio de exclusión competitiva. h) Coexistencia. Duración aproximada del tema 2 semanas Estrategias de enseñanza sugeridas Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Lectura propuesta: Interacciones Stiling, P Ecology: Theory and applications. Academic Press UK. Ricklefs, R. E. Y Miller, G. L Ecology. Capitulo 21. W. H. Freeman and Co, New Cork, USA.

29 Harper, J Population Biology of Plants. Capítulos Academic Press, London, UK. Neal, D Introduction to population biology. Capítulo 17. Cambridge University Press, Cambridge UK Silvertown J., & Charlesworth, D Introduction to plant population biology. Capítulo 4. Blackwell Science, Oxford, UK.

30 Depredación Introducción El estudio de la interaión depdredador presa trata de contestar dos preguntas principales: 1) los depredadores reducen el tamaño de la población de presas y (2) como son las dinámicas de las interacciones depredadorpresa. La primer pregunta es relevante ya que es el fundamento para entender el manejo de plagas y el manejo de poblaciones silvestres y especies en peligro. También tiene implicaciones para entender las interacciones a niveles superiores de organización biológica y por lo tanto en nuestro entendimiento de las comunidades. La segunda pregunta es más local y trata de encontrar explicaciones de cómo son las dinámicas de las presas y os depredadores de tal manera que podemos encontrar estos sistemas en equilibrio en la naturaleza. Hay varios tipos de interacción que podemos clasificar dentro de la depredación como la depredación clásica, algunas modificaciones como las interacciones con parasitoides y la herbivoría que podemos considerarla un caso especial de la depredación. Sin embargo todos estos tipos de interacción parten de los mismos principios, principalmente la modificación de las tasas d nacimiento y muerte de las ecuaciones de Lotka-Volterra. Objetivo general: Conocer e identificar el efecto de los depredadores sobre la regulación de la población de presas. Objetivos particulares: Que el alumno: Identifique como pueden los depredadores limitar las poblaciones de las presas

31 Determine como pueden las interacciones depredador presa afectar los ciclos de crecimiento de ambos Conozca los tipos de respuestas funcionales de los depredadores y como afectan las poblaciones de presas Relacione las condiciones por las cuales se puede llegar a una estabilidad y su aplicación en el control de plagas Contenidos a) Defensa de la presa, ataque del depredador. b) Estrategias de aprovisionamiento. c) Modelos de depredación. d) Herviborismo Duración aproximada del tema 1 semana Estrategias de enseñanza sugeridas Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Depredación Lectura propuesta: Ricklefs, R. E. & G. L Miller Ecology. Capitulo 23. W. H. Freeman and Co, New Cork, USA. Contenido Herbivoría Lectura propuesta: Lectura del Annual Review

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33 Parasitismo y Mutualismo Introducción Objetivo general: Objetivos particulares: Que el alumno: Explique por qué el ambiente en que vive un organismo puede ser tan variable. Contenidos a) Coevolución b) Tipos de mutualismo. c) Características de los parásitos. d) Relaciones parásito-huésped. e) Respuestas del hospedador al parasitismo. f) Modelos Duración aproximada del tema 1 semana Estrategias de enseñanza sugeridas Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema:

34 Contenido Lectura propuesta: Mutualismo When is it mutualism. American Naturalist Contenido Coevolución Lectura propuesta: Futuyma, D., & M. Slakin Coevolution. Sinauer associates, Sunderlnd Massachussets, USA.

35 Evolución: Genética de poblaciones y especiación Introducción Todas las ciencias biológicas se basan en dos principios fundamentales: todos los procesos de la vida tienen una base química y física y la segunda es que todos los organismos y sus características son el producto de la evolución. La evolución es una marco de referencia para poder entender todas las características de los seres vivos. El fundamento de la biología evolutiva es describir y analizar las causas y mecanismos de la evolución. Primordialmente se nutre de las disciplinas de la paleontolgía, sistemática y genética (principalmente genética de poblaciones, biología molecular y ecología). El entrenamiento en la biología evolutiva enfatiza conceptos, principios generales, generalizaciones métodos y razonamientos para el análisis evolutivo. Por lo tanto, es importante entender como actúa la selección natural, conocer las tasas de mutación, migración y deriva génica y sus efectos sobre la variación natural. Como uchos conceptos, la biología evolutiva se ha desarrollado a partir de modelos matemáticos que nos ayudan a entender los fenómenos sin embargo mucha de la biología evolutiva es simplemente la internalización de conceptos fundamentales que nos ayudan a entender y estudiar todos los procesos biológicos en los seres vivos. Objetivo general: Identificar que muchos fenómenos biológicos son el resultado de un proceso evolutivo con características genéticas que pueden ser identificadas y cuantificadas. Objetivos particulares: Determinar los diferentes procesos evolutivos dentro de las poblaciones y como estos procesos son importantes para determinar el destino de la población.

36 Que el alumno: Pueda identificar las fuentes de variación Clasifique los procesos evolutivos en micro y macroevolutivos Pueda conceptualizar los procesos evolutivos y su efectos sobre los diferentes campos de la biología. Contenidos 1) Variación genética. Fuentes de variación, equilibrio Hardy-Weinberg 2) Adaptación, selección natural y evolución, tipos de evolución. 3) Problemas de las poblaciones pequeñas, endogamia, deriva génica, migración. 4) Especiación. Tipos de especiación. Especiación alopátrica y simpátrica, coevolución. Duración aproximada del tema Aproximadamente 2 semanas Estrategias de enseñanza sugeridas La mayor parte de esta seccion es descriptiva sin embargo es relativamente fácil realizar practicas en el laboratorio sobre aspectos de evolución con material sencillo. Se pueden hacer practicas mas complicadas especialmente en casos en donde se tenga manejo microbiológico (evolución de resistencia a antibióticos, estimación de tasas de mutación, etc). Relación de lecturas propuestas con los contenidos del tema: Contenido Lectura propuesta:

37 Variación genética, adaptación selección natural y adaptación Ridley, M Evolution Capitulos Blackwell Scientific Publications, Massachussets, USA Futuyma, D Evolutionary Biology. Capitulos Sinauer Associates, Sunderland Massachussets, USA Eguiarte, L. E., y D. Piñero Una guia para principiantes a la genetica de poblaciones. Ciencias Contenido Lectura propuesta: Problemas de poblaciones pequeñas, endogamia. Eguiarte, L. E.. Leones vemos genes no sabemos. Ciencias jj, kk. Modelos de especiación Ridley, M Evolution. Capitulos Blackwell Scientific Publications, Massachussets, USA. Futuyma, D Evolutionary biology. Capitulos Sinauer, Associates, Sunderland, Massachussets, USA.

38 Bibliogragrafía general recomendada para el curso: Begon M., J. L. Harper y C. R. Townsend Ecology, Individuals, Populations and Communities. Blackwell Scientific Publications. Boston. Krebs JR, Davies NB Behavioural Ecology. An Evolutionary Approach. Blackwell Scientific Publications. Smith, R.L Ecology and field biology. Harper Collins, New York. Smith, R.L. y Smith, T.M Ecología. 4ª Edición. Addison Wesley. Madrid. Ricklefss, R.E Ecología, la economía de la naturaleza, Chapman, Madrid. Sokal, R.R. y F.J. Rohlf Biometry, 3a. ed. Freeman: New York Zar, J.H Biostatistical Analysis, 3a. ed. Prentice-Hall: New Jersey.