Tema 1. Dinámica de poblaciones 1. Parámetros demográficos primarios y sus relaciones 2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máxima 3. Explotación n mediante cuotas fijas 4. Explotación n mediante esfuerzos fijos 5. Reservas, periodos hábiles h de captura y moratorias 6. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas Profesor: Salvador Rebollo, Dpto de Ecología, Universidad de Alcalá 1
Bibliografía Begon,, M., Harper, J.L. & Townsend, C.R. 1999. Ecología: Individuos, Poblaciones y Comunidades. Ediciones Omega, Barcelona. Margalef,, R. 1992. Planeta Azul, Planeta Verde. Prensa Científica. Barcelona. González lez-bernáldez,, F. 1981. Ecología a y paisaje. H. Blume ediciones. Madrid. 2
1. Parámetros demográficos primarios y sus relaciones Ecuación elemental en demografía N t+1 = N t + (Na + I) (M + E) N t+1 = Número de individuos de la población en el tiempo t +1 N t = Número de individuos de la población en el tiempo t Na = Natalidad (individuos nacidos que se incorporan a la población en ese intervalo de tiempo). M = Mortalidad (individuos muertos en ese intervalo de tiempo) I = Inmigración (llegada de nuevos individuos procedentes de otras poblaciones). E = Emigración (salida de individuos de la población hacia otras poblaciones). Para gestionar adecuadamente las poblaciones es necesario conocer estos parámetros poblacionales. Permiten estimar las tasas de reclutamiento anual de nuevos individuos, necesarias para establecer las tasas de captura. El vallado de los cotos suele ser una decisión técnica para facilitar la gestión cinegética, ya que anula los cambios poblacionales debidos a la inmigración y emigración y se reduce la mortalidad no controlada (furtivismo). 3
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Qué tamaño debe tener la población y que proporción de ésta debe ser recolectada cada año para proporcionar la producción sostenible máxima? 4
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Recuerdo de la Ecuación logística Crecimiento exponencial: La población crece a una tasa de reproducción r constante. El número de individuos es astronómicamente alto en pocas generaciones. Crecimiento logístico: La tasa de reproducción r disminuye a medida que aumenta el número de individuos (N), denominándose r N. La tasa de reproducción r N disminuye por la acción de diferentes factores ambientales limitantes (factores densodependientes): falta de alimento, aumento de la depredación y las enfermedades, conflictos en los individuos, falta de espacio, etc. 5
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Begon et al. 1999 r N = r [(K N)/K] En este ejemplo, la tasa de reproducción r N disminuye según una función lineal de la densidad de reproductores. El valor de r N es máximo cuando el número de reproductores es bajo porque la abundancia de recursos es máxima (la competencia intra-específica es baja o nula). El valor de r N se hace cero cuando la densidad de individuos alcanza la capacidad de carga (K). Las ecuaciones de la segunda figura muestran el ritmo de crecimiento de la población (tasa de reclutamiento de nuevos individuos) en el caso del crecimiento exponencial y el logístico. Exponencial: dn/dt= rn Logística: dn/dt= r N N, siendo r N = r [(K N)/K] 6
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Integrando la ecuación diferencial anterior generamos la ecuación logística que muestra el número de individuos (N) en función de t. El parámetro c es una constante que depende del número de individuos de la población existente en el tiempo t = 0. c r t c r t Otra manera de expresar dicha ecuación es: N t = N 0 * e elevado a r N * t Begon et al. 1999 7
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Reclutamiento de individuos Si hacemos la derivada de la función logística, volvemos a obtener la ecuación diferencial anterior que mostraba el ritmo de crecimiento de la población en función de la densidad de reproductores. Muestra la tasa de reclutamiento de nuevos individuos dependiendo del número de reproductores. La tasa de reclutamiento marca el límite superior de la tasa de recolección (número de ejemplares que extraemos de la población por recolección) sin que la densidad de individuos disminuya. Como muestra la figura, es una parábola en la que al principio el reclutamiento de nuevos individuos es bajo por la escasez de individuos reproductores. Cuando la densidad de reproductores es próxima a K (la capacidad de carga), el reclutamiento también es muy bajo por falta de recursos para producir y mantener los nuevos individuos. El máximo reclutamiento (es decir, nuestra máxima capacidad de producir nuevos individuos), se produce aproximadamente cuando la densidad de reproductores es la mitad de la densidad correspondiente a la capacidad de carga. 8
2. Crecimiento de las poblaciones y explotación n sostenible máximam Reclutamiento de individuos Las curvas de reclutamiento de nuevos individuos deben organizar la explotación de la población. Dos aspectos básicos iniciales: 1) La tasa de recolección debe ajustarse a la tasa de reclutamiento y no debe superarla. 2) Debemos mantener la densidad de reproductores en torno a la mitad de la capacidad de carga para que la tasa de reclutamiento de nuevos individuos esté próxima a la máxima que permite la población. Por ello, las medidas dirigidas a mejorar la calidad del hábitat y, con ello, el valor de k/2, son las más adecuadas para aumentar las tasas de recolección. Las repoblaciones con nuevos individuos deben tener en cuenta esto (mejorar previamente la calidad del hábitat). Vamos a analizar varias estrategias que podemos seguir para obtener una explotación sostenible máxima: 1) establecer cuotas de capturas fijas y 2) establecer esfuerzos de captura fijos. 9
3. Explotación n mediante cuotas fijas P.e. 500 Tm de merluza al año Recolección de cantidades fijas independientemente de la densidad de individuos reproductores (por eso se representa mediante rectas paralelas al eje que muestra N). Se originan puntos de equilibrio donde se igualan las tasas de reclutamiento con las tasas de recolección. Begon et al. 1999 Unos puntos de equilibrio son inestables y otros estables. Los puntos de equilibrio estables se forman cuando la densidad de individuos reproductores es superior a la mitad de la capacidad de carga porque la población responde a la explotación incrementando la tasa de reclutamiento por encima de la de recolección. Los puntos de equilibrio a bajas densidades de reproductores son inestables porque la población no responde a la explotación aumentando la tasa de reclutamiento, sino disminuyéndola. 10
4. Explotación n mediante esfuerzos fijos En esta modalidad no se mantiene fija la cuota de captura sino el esfuerzo de capturarla (el número de barcos, el número de días de pesca y el método de captura). Begon et al. 1999 Normalmente origina puntos de equilibrio estables. Las capturas variarán cada año dependiendo del número de individuos reproductores existentes, lo cual suele ser un inconveniente para las empresas que se dedican a las capturas. La falta de seguridad en las capturas dificulta la organización de las empresas Tasa de recolección (H) = Esfuerzo (Ei) * Eficacia del método de captura (p) * Número de individuos (Ni) 11
4. Explotación n mediante esfuerzos fijos Pueden aparecer problemas cuando las densidades de la población son bajas, apareciendo puntos de equilibrio inestables. Normalmente es debido a que: Begon et al. 1999 -Disminuye la natalidad. -Aumenta la mortalidad. Esos cambios en la natalidad y mortalidad suelen ser debidos a problemas de: - Consanguinidad - Dificultad para encontrar pareja - Dificultades para superar la presión de depredación 12
5. Reservas, períodos hábiles h de capturas y moratorias Son más mecanismos de control para evitar la sobreexplotación Establecimiento de periodos hábiles de explotación Periodos de veda: épocas del año donde no se permite la explotación de la población. Lo opuesto son periodos de desveda o periodos hábiles. Moratorias: Periodo de varios años donde no se permite la explotación de la población. Establecimiento de zonas de reserva: Zonas amplias donde no puede realizarse la explotación. En los cotos de caza suele ser del 10% de la superficie del coto. Tiene el inconveniente de que aumenta los gastos en vigilancia. 13
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas Begon et al. 1999 Declive de las ballenas Un caso de influencia de factores denso-dependientes. Es decir, exceso de capturas Declive de la anchoveta peruana Un caso de influencia de factores densodependientes e independientes. El desastre se produjo por una combinación entre exceso de capturas y descenso de la 14 productividad del ecosistema.
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas Declive de la anchoveta peruana Margalef 1992 Influencia de factores denso-dependientes e independientes, éstos últimos relacionados con el descenso de la intensidad del afloramiento de nutrientes procedentes de los fondos marinos. La productividad descendió como consecuencias de varios años con el fenómeno del el niño. 15
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas Margalef 1992 Situación típica de niña : elevado afloramiento de nutrientes. Existe un viento constante que aleja las capas superficiales de agua de la costa y eso permite el afloramiento de agua profunda cargada de nutrientes. 16
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas Margalef 1992 Situación típica de niño : bloqueo del afloramiento de nutrientes. Existe un viento constante en dirección a la costa que bloquea el afloramiento de aguas profundas y la llegada de nutrientes a la superficie. 17
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas El reclutamiento anual de nuevos individuos no es fácilmente previsible porque sobre él influyen varios factores combinados. Tanto densodependientes (internos de la población y dependientes de la densidad de individuos) como factores densoindependientes (externos, en cuyo origen la densidad de individuos no ha influido) Peiró 1997 18
8. Inestabilidad de las poblaciones y gestión n de ecosistemas El reclutamiento de individuos en las poblaciones depende de factores denso-dependientes y denso-independientes. Los factores denso-dependientes (internos de la población) pueden regularse modificando la intensidad de extracción de individuos, lo que modifica la densidad de individuos. Los factores denso-independientes exigen un conocimiento profundo del funcionamiento del ecosistema entero y de los factores que controlan la productividad. Sólo podremos explotar de manera sostenible las especies conociendo bien el funcionamiento del ecosistema entero. 19