Universidad de Sonora Licenciatura en Biología Curso: Ecología Crecimiento poblacional y demografía Francisco Molina Freaner freaner@unam.mx
biosfera región paisaje ecosistema comunidad interacción población individuo En esta clase exploramos el crecimiento poblacional en condiciones en las que la dinámica es solo una función de los procesos demográficos de nacimiento y mortalidad. Es decir en poblaciones cerradas
Definiciones básicas N t+1 =N t + Nat-Mort + Inm - Emi N: Número de individuos en tiempo t Nat: Natalidad (nacimiento; nuevo reclutamiento local) Mort: Mortalidad (muertes) Inm: Inmigración (los que llegan) Emi: Emigración (los que se van) Los nacimientos y la inmigración agrega individuos a la población. Tamaño poblacional Nacimientos Inmigración Enfoque poblacional (poblaciones cerradas) Enfoque metapoblacional (poblaciones abiertas) Emigración Enfasis en procesos demográficos Muertes La muerte y la emigración remueve individuos de la población
Procesos demográficos Poblaciones cerradas: Natalidad (nacimientos) Mortalidad (muertes) Poblaciones abiertas: Natalidad, mortalidad, inmigración y emigración
El crecimiento poblacional refleja la diferencia entre las tasas de natalidad y mortalidad N t+1 = N t + Nat - Mort b= tasa de natalidad per cápita d=tasa de mortalidad per cápita N/ t = (b-d) N t dn/dt = (b-d) N dn/dt = r N r = tasa instantánea de crecimiento per cápita
Crecimiento poblacional exponencial dn/dt = r N N (t) = N (0) e rt r = 0; población estable r > 0; población crece r < 0; población decrece Tamaño poblacional (N) 2,000 1,500 1,000 500 dn dt 1.0N dn dt 0.5N 0 0 5 10 15 Número de generaciones
El crecimiento exponencial es característico de poblaciones que habitan ambientes favorables a bajas densidades como es el caso de la colonización de nuevos hábitats Un caso local: Borrego cimarrón en la Isla del Tiburón
DEMOGRAFÍA TABLAS DE VIDA
DEMOGRAFIA: tablas de vida Con el objeto de obtener una imagen clara y sistemática de la mortalidad y natalidad de una población, los ecólogos utilizan un enfoque que incluye la construcción de tablas de vida. La tabla de vida consiste en una representación de la mortalidad específica para cada edad. La construcción de la tabla de vida empieza con una cohorte, un grupo de individuos nacidos en el mismo período de tiempo
Datos de las tablas de vida Cohorte de 530 ardillas (Sciurus carolinensis) de una población de Virginia, estudiada por un período de diez años. Toda la cohorte había muerto 6 años despues del inicio del estudio x = edad en años n = número de sobrevivientes l x = probabilidad de sobrevivir a la categoría x de edad
Ejemplo de una tabla de vida; el caso de la sobrevivencia de la ardilla Sciurus carolinensis
Diferentes tipos de tablas de vida Tabla de vida dinámica o de cohorte (horizontal): se sigue la suerte de un grupo de individuos nacidos en un momento dado desde el nacimiento hasta la muerte, como el caso de la ardilla gris Tabla de vida vertical o específica en el tiempo: se construye realizando muestreos de la población para obtener una distribución de clases de edad durante un único período de tiempo. Tiene varias suposiciones que es necesario analizar
Tabla de vida horizontal vs vertical Horizontal: Requiere mayor tiempo y esfuerzo. Datos mas precisos Vertical: Requiere de menos tiempo y esfuerzo. Datos de menor calidad y haciendo varias suposiciones que a menudo no se cumplen Enfoque matricial
Otros ejemplos de tabla de vida (horizontal) para otras especies El caso de un Lepidóptero El caso de una planta anual
Las tablas de vida proporcionan datos para las curvas de sobrevivencia
Tipos de curva de sobrevivencia Humanos, algunos mamíferos, etc. Invertebrados, peces, plantas, etc. Aves, reptiles, roedores, etc.
Tablas de vida Síntesis del proceso de mortalidad (sobrevivencia) a lo largo del ciclo de vida. Procesos demográficos: mortalidad y natalidad Natalidad: nacimientos
Tasas de natalidad Número de nacimientos por cada 1000 individuos: tasa de natalidad absoluta Sistema reproductivo de la población; individuos asexuales, hermafroditas o unisexuales En poblaciones dioicas que se reproducen sexualmente, solo las hembras dan a luz. Dado que el aumento poblacional es una función de la reproducción de las hembras: b x = tasa de natalidad específica a la edad; cantidad promedio de crías (hembras) nacidas de una hembra
Cálculo de la natalidad Para el caso de la población de ardillas grises, la natalidad (b x ) es de dos hembras para las hembras de un año de edad, tres hembras producidas por hembras de dos y tres años, etc. La suma ( ) de los valores de b en todas las clases de edad proporciona una estimación de la cantidad promedio de progenie nacida de una hembra durante toda su vida, denominada tasa bruta de reproducción
Las tasas de natalidad y sobrevivencia determinan la tasa de reproducción neta l x b x : cantidad media de hembras nacidas ajustadas para la sobrevivencia Σl x b x : tasa reproductiva neta
Tasa reproductiva neta (R 0 ) R 0 : cantidad promedio de hembras que quedarán durante una vida de una hembra recién nacida Si R 0 < 1, las hembras no se están reemplazando y la población disminuye Si R 0 > 1, las hembras se están mas que reemplazando y la población aumenta
Enfoque matricial Obtención de datos de mortalidad y natalidad de los individuos por un período corto de tiempo en la vida de la especie. Usar los datos de mortalidad y natalidad para simular como crecería la población y estimar la tasa de crecimiento poblacional ( )
Enfoque matricial: proyección de la población
Proyección poblacional λ = N (t + 1) / N (t) λ es la tasa finita de crecimiento poblacional o tasa de multiplicación finita anual
Proyección de la población de ardillas grises N t = N (0) λ t
Los procesos estocásticos pueden influir en la dinámica poblacional Las variaciones aleatorias (estocásticas) en las tasas de natalidad y mortalidad que se producen en las poblaciones año tras año se denominan estocasticidad demográfica Las variaciones aleatorias en el ambiente, como la variación en el clima o eventos catastróficos (incendios) pueden influir en las tasas de natalidad y mortalidad; a esta variación se le denomina estocasticidad ambiental
Las poblaciones pequeñas son mas propensas a extinguirse En el caso de las plantas, la fertilidad en poblaciones pequeñas se reduce debido a la menor tasa de visita por polinizadores
Efecto Allee Las poblaciones pequeñas son mas susceptibles a la estocasticidad demográfica y ambiental Felinos: encontrar pareja a baja densidad resulta mas dificil Insectos: feromonas no llegan a las posibles parejas a bajas densidades La disminución de la reproducción o sobrevivencia bajo condiciones de baja densidad poblacional se conoce como efecto Allee
Conceptos importantes Procesos demográficos (mortalidad, natalidad) De que depende el crecimiento poblacional? Tablas de vida (tipos) Enfoque matricial Tasa reproductiva neta Efecto Allee
Lectura optativa Capítulo 10 del libro de Smith y Smith (Crecimiento poblacional) y capítulo 2 (Ecologia de poblaciones) del libro de Julia Carabias (2009) Siguiente clase: regulación intraespecífica de la población