INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA CIENCIA, VIRTUD Y LABOR

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1 2011, FORMANDO LÍDERES ESTUDIANTILES PARA UN FUTURO MEJOR ASIGNATURA: BIOLOGÍA GRADO: OCTAVO PERIODO: IV Fecha de inicio: GUÍA LAS POBLACIONES PARA PENSAR INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA CIENCIA, VIRTUD Y LABOR Fecha de finalización: A medida que las poblaciones de las grandes ciudades crecen también aumentan sus necesidades de recursos. Ecosistemas completos han sido destruidos y transformados en zonas de cultivos para producir alimento que las personas necesitan y, que a su vez, producen grandes cantidades de sustancias contaminantes. Muchas especies no han soportado estas condiciones y han reducido su crecimiento o han desaparecido para siempre del planeta. A medida que desaparecen las poblaciones de otras especies, se reducen las posibilidades de desarrollo y crecimiento de las poblaciones humanas. En cuáles regiones del mundo crees tú que se concentra la mayor parte de la población humana? Por qué consideras que esto ha sucedido? Qué recursos son esenciales para la supervivencia de una población? Qué aspectos afectan la disponibilidad de estos recursos? Qué estrategias consideras que pueden ser más efectivas para la conservación de las poblaciones silvestres de las especies de flora y fauna? Ecología de poblaciones. La palabra ecología fue usada por primera vez en 1869 por Ernest Haeckel ( ), quien la definió como el estudio de las interacciones entre los organismos y su medio ambiente; es decir, entre las especies, y entre estas y los factores abióticos como el suelo y el clima. Actualmente la ecología se define como la rama de la ciencia que se dedica al estudio de las interacciones entre los organismos y su medio ambiente las cuales determinan la distribución y la abundancia de los mismos. Así, los estudios ecológicos tienen como objetivo final entender el porqué de la distribución y abundancia de los seres vivos, es decir, dónde se encuentran, cuántos hay y por qué. Las escalas de la ecología. La naturaleza puede ser entendida como una jerarquía biológica con un grado creciente de complejidad y organización. Comienza con las partículas subatómicas y atómicas, y continúa escalando por las estructuras celulares hasta llegar a los tejidos, los órganos, los sistemas y los organismos. La ecología, por su parte, se interesa por estudiar los siguientes niveles de organización: los individuos, las poblaciones, las comunidades y los ecosistemas. A nivel de los individuos, estudia cómo estos son afectados por el medio ambiente. A nivel de las poblaciones, estudia su estructura y las fluctuaciones en su tamaño y distribución A nivel de las comunidades, estudia las relaciones entre especies y la abundancia relativa de cada una de ellas. A nivel de ecosistemas, la ecología estudia los procesos físicos, químicos y biológicos que determinan la distribución y abundancia de los organismos, así como los flujos de energía y se generan a raíz de sus interacciones.

2 Concepto de población. Las poblaciones son grupos de individuos de la misma especie que viven simultáneamente en la misma área geográfica. Por esto, los individuos de una población dependen de los mismos recursos, se ven influenciados por los mismos factores ambientales y tienen altas probabilidades de reproducirse e interactuar entre sí (figura 2). Por ejemplo, todos los individuos de la población del oso de anteojos que habitan los bosques y páramos andinos se alimentan, principalmente, de bromelias y frailejones, viven en ambientes con temperaturas bajas y alta humedad y pueden reproducirse entre sí. En algunos casos, las poblaciones tienen límites físicos determinados como, por ejemplo, las poblaciones de las especies de peces que viven en un lago. Sin embargo, otras no tienen límites tan precisos por lo que su definición y su descripción depende, principalmente, de la especie que se quiera estudiar, de los objetivos de la investigación y de los recursos disponibles. Si queremos estudiar la estructura de la población de una especie de insecto que vive en los bosques secos tropicales, debemos definir primero si estamos interesados en su abundancia y distribución en todo el bosque, en una especie de árbol particular o en cada una de sus ramas y sus hojas. Características y estructura de las poblaciones. Hay algunos atributos importantes que caracterizan las poblaciones: el tamaño, la densidad y la distribución. Tamaño poblacional. El tamaño de una población indica la cantidad de individuos que la componen y que se encuentran en un lugar y tiempo determinado. Esta característica se ve afectada por los diferentes factores que determinan la aparición y desaparición de los individuos de la población, como el número de nacimientos, el número de muertes y la entrada y salida de individuos. Densidad poblacional La densidad de una población indica el número de individuos de la misma especie que se encuentran en una unidad de área, en ambientes terrestres, o de volumen, en ambientes acuáticos. Esta característica depende de una u otra manera de la distribución y la disponibilidad de los recursos en el espacio, lo que puede estar directamente relacionado con el tamaño del mismo. Por ejemplo, si en un estanque viven 100 peces, es probable que tengan más recursos disponibles que si en el mismo estanque vivieran individuos Para calcular la densidad o el tamaño absoluto de una población, es necesario contar todos los individuos que la componen. Sin embargo, para la mayoría de especies, calcular el tamaño absoluto de las poblaciones es imposible o poco práctico. Por esto, generalmente, se estima la densidad relativa de la población a partir de muestras seleccionadas aleatoriamente. Por ejemplo, un investigador está interesado en conocer la densidad y el tamaño de la población del roble (Quercus humboldtti), un árbol que crece en los bosques andinos y cuyas poblaciones han sido altamente explotadas debido a la calidad de su madera. Para averiguarlo, podría recorrer todo el bosque buscando los individuos de esta especie. Sin embargo, como esto no es posible, el investigador cuenta el número de individuos en varios cuadrantes de un área conocida, por ejemplo una hectárea y, a partir de sus resultados, calcula el número de individuos de roble que puede haber en toda el área del bosque. Entre más muestras haya y estas provengan de mayor número de lugares, los resultados serán más representativos y permitirán hacer mejores estimaciones del verdadero tamaño y densidad de la población.

3 DISTRIBUCIÓN La distribución de las poblaciones se refiere al espacio que estas ocupan, así como a la forma como los individuos de cada población se encuentran ocupando este espacio. Hay poblaciones que se distribuyen en grandes extensiones de territorio, mientras otras sólo se encuentran en pequeñas áreas localizadas. El tamaño y la densidad de las poblaciones varían a lo largo de su distribución debido a las características de cada especie y a las características ambientales y geográficas de cada lugar. En la naturaleza se encuentran poblaciones con tres tipos básicos de distribución: agrupada, uniforme y aleatoria. La distribución agrupada es la más común en la naturaleza. Ocurre cuando los individuos se agregan, debido a que las condiciones del medio son discontinuas o heterogéneas; por ejemplo, cuando los recursos o las condiciones aptas para el desarrollo de las especies se encuentran concentrados en un lugar específico. Es por esto que algunas plantas se ubican alrededor de áreas del suelo ricas en minerales y nutrientes; algunos animales, como los cerdos de monte, andan en manadas y algunas aves se reúnen alrededor de sus áreas reproductivas. La distribución agregada facilita el encuentro de los individuos para el cortejo y el apareamiento y sirve como una estrategia para protegerse de los predadores. La distribución uniforme es rara en la naturaleza y, generalmente, se debe a interacciones agresivas entre los individuos de las poblaciones. Por ejemplo, algunas plantas como los pinos secretan sustancias conocidas como compuestos alelopáticos que, al ser tóxicas para otras plantas, impiden el crecimiento de otras especies vegetales alrededor de ellas. Igualmente, en los animales, la distribución uniforme es el resultado de comportamientos territoriales de algunas especies, lo que hace que los individuos se alejen y se ubiquen equidistante mente en el espacio. En la distribución aleatoria cada individuo se ubica en el espacio independientemente de la distribución de los demás individuos de la población. Este tipo de distribución se presenta y es común cuando no hay interacciones de atracción o repulsión entre los individuos, lo que generalmente no sucede en la naturaleza. Las poblaciones con distribuciones aleatorias suelen ser muy raras ya que la mayoría de ellas muestra una tendencia a la agrupación.

4 Dinámica poblacional Las poblaciones no son estáticas en el tiempo sino que se encuentran en constante cambio. La dinámica poblacional se refiere al crecimiento o disminución de una población, así como a cambios en su distribución a lo largo del tiempo. El tamaño de las poblaciones está determinado por la relación entre la natalidad, la mortalidad, la inmigración y la emigración, así como la distribución por edades y por sexos. Natalidad y mortalidad La natalidad hace referencia al número de individuos que nacen en determinado período de tiempo. La mortalidad en cambio se refiere al número de individuos que muere en determinado período de tiempo. Está determinada principalmente por el sexo y la edad. Generalmente, la mortalidad es mayor cuando los individuos son muy jóvenes y propensos a enfermedades y a ser atacados por otras especies, así como cuando los individuos son viejos y están terminando su ciclo de vida. Si hay más nacimientos que muertes, las poblaciones aumentan de tamaño. Por el contrario, si hay más muertes que nacimientos el tamaño de las poblaciones disminuye. De esta forma, si el número de nacimientos es igual al número de muertes, el tamaño de la población permanece estable. Tablas de vida y curvas de supervivencia Los datos acerca de la natalidad y la mortalidad en una población se pueden resumir en tablas conocidas como tablas de vida. Estas se construyen haciendo un seguimiento de todos los individuos nacidos al mismo tiempo, por ejemplo, el mismo año, y contando el número de individuos que continúan vivos en diferentes períodos de tiempo, así como el tamaño de la descendencia, es decir, el número de nuevos individuos que cada uno produjo. Las curvas que se obtienen al graficar el número de individuos que continúan vivos a lo largo del tiempo se conocen como curvas de supervivencia. Las curvas de supervivencia muestran la disminución en el número de individuos a medida que aumenta su edad. Así mismo, sirven para resaltar los cambios más importantes en las tasas de mortalidad de los individuos y para visualizar las edades de mayor supervivencia y mayor número de muertes. Tipo I Las curvas de supervivencia son la representación gráfica de la supervivencia de las especies a medida que aumenta la edad. Existen tres tipos ideales de curvas. Tipo I: indica que nace una gran cantidad de individuos con una baja tasa de mortalidad en las primeras edades. Tipo II: indica que la probabilidad de mortalidad siempre es la misma. Tipo III: indica que la tasa de natalidad es alta, pero pocos individuos sobreviven las primeras etapas de la vida

5 Inmigración y emigración Los movimientos poblacionales como la inmigración y la emigración ocurren cuando algunos individuos se mueven entre diferentes poblaciones de tal manera que una de ellas aumenta de tamaño mientras la otra disminuye (figura 8). La mayoría de organismos tiene la capacidad de dispersarse en busca de mejores condiciones, cuando el hábitat en el que viven se vuelve desfavorable. La emigración se produce cuando un individuo abandona el área geográfica en la que se encuentra la población y va en busca de otras áreas con mejores condiciones. La transferencia es el movimiento que hacen los individuos desde que abandonan la población hasta que encuentran una nueva área o población donde establecerse. La inmigración cuando un individuo se establece definitivamente en una nueva población. Distribución por edades. Las poblaciones incluyen desde individuos recién nacidos hasta adultos viejos que ya no se pueden reproducir. En una población, la proporción de individuos en cada grupo de edad respecto al tamaño total del grupo conforma su distribución por edades. Se consideran de diferentes grupos de edades, por ejemplo, las crías y los juveniles, es decir, los no reproductivos y los adultos. La relación entre el número de nacimientos y el número de muertes determina la distribución por edades (figura 9). Si tanto los nacimientos como las muertes son altas, entonces, la población estará dominada por individuos jóvenes. Si las tasas de natalidad y de mortalidad son bajas, entonces, todos los grupos de edad tendrán más o menos el mismo número de individuos y la distribución por edades será relativamente uniforme. Proporción de sexos. En una población hay una determinada cantidad de machos y hembras. Esta cantidad equivale a la proporción de sexos, es decir, el número de machos y hembras en la población respecto al tamaño de la misma. Esta proporción influye en la dinámica poblacional, en el caso de las especies que se reproducen sexualmente o cuando cada uno de los sexos tiene un rol determinado dentro de la población, por ejemplo, la consecución del alimento. En las poblaciones que se encuentran en crecimiento, los primeros grupos de edad contienen más individuos que los últimos grupos; al graficar el número de individuos por clase de edad se forma una pirámide.

6 ACTIVIDAD Define: Ecología Población, tamaño poblacional y densidad poblacional. Distribución, distribución agrupada, distribución agrupada y distribución aleatoria con su respectiva ilustración. Dinámica poblacional, natalidad y mortalidad. Tablas de vida y curvas de supervivencia.

7 ACTIVIDAD

8 INDICE % Una pareja de roedores herbívoros llega a una isla pequeña, donde no hay competencia por el recurso vegetal. La presión de los roedores por el alimento no permite una adecuada renovación del mismo. TIEMPO Grafica en la figura la tendencia del índice de natalidad contra la densidad y el índice de mortalidad contra la densidad. Responde: cuál sería la capacidad de carga K de la población? Humedales altoandinos Uno de los ecosistemas que ha tenido mayor intervención humana en Colombia es el de los humedales altoandinos, que son ecosistemas con un alto valor ecológico, social y cultural. Corresponden a zonas en las que el agua es el principal factor que controla la vida vegetal y animal. Sus características únicas los convierten en unos de los ecosistemas más ricos y frágiles del planeta. La biodiversidad es otro aspecto muy importante de estos ecosistemas. En ellos encontramos poblaciones de aves, mamíferos, insectos y plantas. Teniendo en cuenta estas condiciones, se han adelantado programas de restauración ecológica y conservación que involucran a los sectores gubernamental, académico-científico y a la población civil. Responde: a. Cómo se pueden relacionar los conceptos de intervención humana, servicio ambiental y restauración ecológica con el tema de ecología de poblaciones? a. Qué relación tiene la problemática ambiental de los ecosistemas altoandinos con tu vida personal y social o con el desarrollo del país? a. Qué acciones te parecen prioritarias para contribuir en la restauración de los humedales altoandinos? Ampliación y refuerzo 1. Métodos empleados para estimar la densidad de una población. 1a09f37ce8c8.pdf Defina a. Recuento por trayecto b. Métodos de captura y recaptura c. Recuento por parcelas d. Recuento en manadas 2. Completa el cuadro de crecimiento de población correctamente y escríbelo en tu cuaderno Realiza algunas actividades y preséntalas a tu profesor.

9 INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA CIENCIA, VIRTUD Y LABOR 2011, FORMANDO LÍDERES ESTUDIANTILES PARA UN FUTURO MEJOR ASIGNATURA: BIOLOGÍA GRADO: OCTAVO PERIODO: IV Fecha de inicio: Las poblaciones cambian con el tiempo. Fecha de finalización: En todas las poblaciones constantemente nacen y mueren individuos. Igualmente, hay algunos que llegan procedentes de áreas lejanas o, por el contrario, que dejan la población buscando condiciones más favorables. Así, las poblaciones cambian continuamente, aumentan o disminuyen su tamaño y su densidad o modifican su distribución ampliándola o reduciéndola según las condiciones del momento. Crecimiento poblacional. El gran naturalista y científico inglés Charles Darwin ( ), quien es considerado el padre de la teoría de la evolución, escribió en su libro El origen de las especies: "No hay excepción a la regla que todos los seres vivos aumentan su población de manera natural a un índice tan alto que, de no ser destruidos, la Tierra pronto estaría cubierta por la progenie de una sola pareja". Esto quiere decir que las poblaciones crecen cuando el efecto conjunto de nacimientos e inmigraciones supera el efecto de las muertes y las emigraciones. Para entender, imagina lo que pasaría si la tasa de natalidad e inmigraciones de un organismo microscópico, como una bacteria, superara en grandes proporciones las tasas de mortalidad y emigraciones. Las bacterias tienen una de las tasas reproductivas más altas de la naturaleza, lo que les permite dividirse y producir dos nuevos individuos cada 20 minutos. En 40 minutos habría 4 nuevas bacterias y, al cabo de un día y medio, habría miles de millones de bacterias que podrían cubrir toda la superficie del planeta si, así mismo, no hubiesen mecanismos para reducir sus poblaciones. El crecimiento de una población se expresa en tasas que relacionan el tamaño inicial de la población con el valor del aumento de la misma, en un tiempo determinado que, generalmente, es un año. La tasa de crecimiento de una población se puede estimar mediante la siguiente expresión: Tasa de crecimiento poblacional (r) = tasa de natalidad (n) + tasa de inmigración (i) - tasa de mortalidad (m) - tasa de emigración (e) Donde un valor negativo de r indica que la población está decreciendo y un valor igual a 1 indica que la población se está duplicando. Existen dos modelos para el estudio del crecimiento poblacional: el modelo de crecimiento exponencial y el del crecimiento logístico. El crecimiento poblacional se refiere al cambio en la abundancia Mentes brillantes. Se sabe que en determinada población, por cada mil individuos, nacen 100 nuevos individuos al año; que los individuos se demoran cinco años en alcanzar la edad reproductiva y que la población está compuesta por individuos. Cuál es la tasa de natalidad de dicha población? Cuál será el tamaño de la población luego de 2 años? De cuánto fue el aumento poblacional debido al nacimiento de individuos? Por qué es importante, para este caso, que los individuos alcancen la edad reproductiva tras 5 años? Cómo hubieran cambiado los resultados si los individuos de esta población se re- produjeran a partir del primer año? de individuos a lo largo del tiempo. Si el crecimiento es positivo las poblaciones aumentan y si el crecimiento es negativo las poblaciones disminuyen. a. En algunas ciudades, especies adaptadas a los ambientes urbanos. como el ratón común, han aumentado sus poblaciones. b.otras especies han reducido el tamaño poblacional principalmente debido a la acción humana, como es el caso del manatí o vaca marina (Trichechus manacus). De qué manera consideras que el hombre ha logrado reducir esta población y qué acciones podría emprender para evitarlo?

10 Crecimiento exponencial o geométrico Cuando los recursos son ilimitados no se genera competencia por conseguirlos entre los individuos. Todos los individuos tienen acceso a ellos, de tal manera que pueden crecer y reproducirse a la máxima tasa reproductiva de la especie. A medida que aumenta el número de individuos, la tasa reproductiva no disminuye sino que puede permanecer constante haciendo que la población crezca rápidamente, de modo que cada vez se acumulan más individuos por unidad de tiempo. Para entender mejor, imagina una población hipotética compuesta por diez individuos, cada Las poblaciones de algunos hongos crecen exponencialmente cuando llegan a un hábitat sin explotar como una fruta que comienza a podrirse. Sin embargo, cuando los recursos se agotan, los hongos deben buscar un nuevo hábitat en el que vuelvan a crecer exponencialmente. uno de los cuales tiene 2 hijos al año. Al primer año la población aumentaría en 20 individuos y quedaría compuesta por 30 individuos. Al segundo año cada uno de estos 30 individuos tendría dos hijos, es decir, habría un incremento poblacional de 60 individuos para un tamaño poblacional total de 90. El siguiente año, estos 90 individuos producirían un aumento poblacional de 180 individuos y así sucesivamente. El primer año el incremento poblacional sería de 20 individuos, el segundo de 60, el tercero de 180 y el cuarto de 540. Así, a medida que pasara el tiempo, se irían acumulando cada vez más individuos por año. Este tipo de crecimiento en el que cada incremento es proporcionalmente mayor al anterior, se denomina crecimiento exponencial o geométrico. Si graficamos el aumento del número de individuos en el tiempo, la curva del crecimiento exponencial comienza creciendo lentamente y su pendiente aumenta de manera rápida, adquiriendo forma de J (figura 12). El crecimiento exponencial es típico de las especies capaces de colonizar hábitats alterados u hostiles y que se caracterizan por tener una descendencia grande y poco cuidado parental. En otras especies, el crecimiento exponencial hace parte solo de las primeras etapas del crecimiento de la población. POR LA SALUD DE TU PLANETA. El traslado de especies de un lugar a otro del planeta es una actividad que pone en riesgo el equilibrio de los ecosistemas. Por ejemplo, las especies invasoras son extraídas de sus hábitats naturales y llevadas a otras áreas en las que no estaban anteriormente. En estas nuevas áreas, con las condiciones adecuadas y sin los predadores y parásitos de sus hábitats naturales, el tamaño de las poblaciones incrementa exponencialmente acabando con los recursos de las poblaciones de muchas especies nativas y provocando, en muchos casos, la desaparición de las mismas.

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