Ecología de Poblaciones

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Ecología de Poblaciones

Ecología de Poblaciones es el estudio de los patrones espaciales y temporales en la abundancia y distribución de los organismos y de los mecanismos que producen esos patrones. La ecología de poblaciones investiga cómo y por qué cambian las poblaciones a lo largo del tiempo.Entre las Líneas En general, las especies difieren drásticamente en su abundancia media y en sus distribuciones geográficas, y muestran una notable gama de patrones dinámicos de abundancia a lo largo del tiempo, incluyendo constancia relativa, ciclos, fluctuaciones irregulares, brotes violentos y extinciones. Así pues, los objetivos de la ecología de poblaciones son tres:

• dilucidar los principios generales que explican los patrones dinámicos de las poblaciones;
• integrar estos principios con modelos mecanicistas e interpretaciones evolutivas de las tácticas, la fisiología y el comportamiento del ciclo vital de los individuos, así como con las teorías de la dinámica de las comunidades y los ecosistemas; y
• aplicar estos principios a la gestión y conservación de las poblaciones naturales.

Véase también: Conservación de especies; Modelización ecológica; Ecología; Ecología matemática; Ecología teórica

Definición de población

Una población es el número total de individuos de una determinada especie biológica que se encuentra en un lugar en un momento dado.Entre las Líneas En la práctica, los ecologistas suelen hablar de densidad (números por unidad de superficie en el caso de los organismos terrestres y números por unidad de volumen en los sistemas acuáticos) o incluso de peso en lugar de números brutos. Lo que puede describirse como “individuo” depende del tipo de organismo y del objetivo de la investigación científica.Entre las Líneas En la mayoría de los animales, el ciclo vital comienza con un óvulo fecundado, pasa por un proceso en gran medida irreversible de crecimiento y diferenciación acoplados y termina en un organismo adulto estrechamente integrado y unitario. El tamaño de la población puede medirse simplemente contando las unidades adultas y su progenie juvenil. Sin embargo, en la mayoría de las plantas y en algunos animales coloniales, el crecimiento y la diferenciación proceden de forma modular; en estos casos, el crecimiento implica la replicación de una unidad corporal básica, por lo que un óvulo fecundado genera una “población” espacialmente distribuida de módulos conectados.Entre las Líneas En general, los organismos modulares muestran una enorme plasticidad de tamaño y forma.

Sólo hay cuatro formas en que una población puede cambiar de tamaño: nacimiento, muerte, inmigración y emigración. Si la inmigración y la emigración son insignificantes, la población es cerrada y la diferencia entre las tasas de natalidad y mortalidad dirige su dinámica. Los animales terrestres de las islas suelen tener poblaciones cerradas. Sin embargo, si la inmigración y la emigración son importantes, la población es abierta y su abundancia puede estar muy influenciada por acontecimientos espacialmente distantes. Por ejemplo, el número de percebes que se encuentran en una costa rocosa suele reflejar la densidad de las larvas que se fijan, que a su vez se rige por los acontecimientos que se producen en las aguas de alta mar. Si una población objeto de estudio resulta ser muy abierta, la escala espacial del estudio puede estar demasiado circunscrita para captar los mecanismos importantes de su dinámica poblacional. Véase también: Biogeografía insular

Modelos básicos de población

Las poblaciones presentan una gran variedad de patrones dinámicos, como brotes explosivos, extinciones locales y ciclos regulares o abundancias relativamente constantes. Para ayudar a describir y explicar estos patrones, los ecologistas se basan en modelos de población. Los ciclos vitales simples y las poblaciones cerradas constituyen un punto de partida útil para desarrollar modelos de población. Por ejemplo, muchos insectos de zonas templadas tienen una generación anual; por tanto, en un momento dado, todos los individuos se encuentran en la misma fase de la vida.

Las iteraciones de los modelos de crecimiento en tiempo discreto para las siguientes generaciones permiten proyectar los números de la población a lo largo del tiempo. El marco teórico de la ecología de las poblaciones consiste en gran medida en la elaboración de modelos básicos de crecimiento, incluyendo extensiones a ciclos de vida más complicados y a múltiples especies.

Además, el crecimiento exponencial tiene un efecto de bola de nieve: cuanto más individuos hay, más rápido crece la población (si la tasa de crecimiento es constante). Incluso las tasas de crecimiento bajas acaban dando lugar a poblaciones de tamaños enormes. Algunas poblaciones naturales muestran fases transitorias de crecimiento exponencial, especialmente en episodios de colonización. Además, el crecimiento exponencial durante la colonización suele implicar una expansión en el espacio y un aumento en el tiempo. Por lo tanto, hay que tener en cuenta la inmigración y la emigración, en su caso.

Heterogeneidad de la población

Los modelos de población, cuando se interpretan literalmente, suponen que todos los miembros de una población son idénticos. Sin embargo, esto no suele ser cierto. Las tasas de natalidad y mortalidad suelen variar en función de la edad, el peso corporal y el genotipo.Entre las Líneas En la ecología de las poblaciones se dedica mucho trabajo a dilucidar los calendarios de mortalidad y fecundidad específicos de cada edad, a utilizar estos patrones para predecir el crecimiento de la población y a interpretarlos a la luz de la teoría evolutiva. Para estudiar la dinámica de la población estructurada por edades, es necesario controlar el número de individuos de cada clase de edad. Los dos ingredientes necesarios para proyectar los cambios en el tamaño de la población y la estructura por edades son el calendario de mortalidad o la curva de supervivencia, que describe la fracción de recién nacidos que sobreviven hasta cada edad, y el calendario de fecundidad, que describe la tasa de nacimientos por hembra en cada edad. Medir los calendarios completos de fecundidad y mortalidad en las poblaciones naturales es una tarea formidable. Sin embargo, si se estiman estos calendarios, los modelos de crecimiento geométrico pueden generalizarse a un modelo matricial. Además, si estos calendarios son constantes, una población (con raras excepciones) acabará por establecerse en una distribución de edad estable en la que cada clase de edad comprende una fracción constante de la población total. Una población en su distribución de edad estable crece geométricamente a una tasa de aumento determinada únicamente por los calendarios de mortalidad y fecundidad. Una población desplazada de su distribución de edad estable puede mostrar fases transitorias de crecimiento o declive, desviándose de su patrón de crecimiento a largo plazo.

Todas las poblaciones son genéticamente variables. Si diferentes genotipos tienen diferentes calendarios de fecundidad o mortalidad, la variación genética puede influir en la dinámica de la población. Los modelos que incorporan simultáneamente los cambios en la composición genética y el crecimiento de la población pueden ser bastante complejos. Sin embargo, pueden ser importantes para describir algunas poblaciones y son necesarios para vincular la ecología de poblaciones con la teoría evolutiva. Véase también: Genética de poblaciones

Limitación y regulación de la población

Las poblaciones no pueden expandirse exponencialmente para siempre. A menudo, las tasas de mortalidad aumentan o las tasas de natalidad disminuyen (o ambas) como resultado de la competencia por recursos limitados. Los mecanismos subyacentes en estos casos se denominan factores negativos dependientes de la densidad, que son ejemplos específicos del concepto más general de retroalimentación. Otra posibilidad es que las condiciones ambientales (por ejemplo, los cambios climáticos) empeoren y provoquen un descenso de la población. Estas causas de variación de las tasas de natalidad o mortalidad se denominan factores independientes de la densidad. Los ecologistas llevan mucho tiempo discutiendo la importancia relativa de los factores dependientes e independientes de la densidad en la determinación del tamaño de la población. Es probable que ambos sean importantes, pero en distinto grado según las especies y los entornos.

Curiosamente, la regulación de la población no implica en absoluto su estabilidad.Entre las Líneas En general, una población es estable si vuelve al equilibrio tras una perturbación. Además, muchas poblaciones locales pueden no ser persistentes durante largos periodos de tiempo y, por tanto, no estar reguladas en el sentido habitual. Por ejemplo, las poblaciones abiertas, por definición acopladas por dispersión con otras poblaciones, pueden restablecerse por inmigración tras una extinción local. Véase también: Dispersión de poblaciones

Un método útil para considerar la interacción de los factores dependientes e independientes de la densidad en la determinación del tamaño de la población es trazar las tasas de natalidad y mortalidad en función de la densidad. La capacidad de carga de una población en un entorno determinado se define como el mayor número de individuos para el que la tasa de natalidad coincide con la tasa de mortalidad.Entre las Líneas En general, los factores dependientes de la densidad son necesarios para regular las poblaciones, pero también hay que tener en cuenta los factores independientes de la densidad para comprender plenamente lo que limita a las poblaciones a un valor determinado de la capacidad de carga.

Mecanismos de la dependencia de la densidad

Dado que la dependencia de la densidad existe, los mecanismos que la generan pueden utilizarse tanto para predecir las consecuencias de los cambios ambientales en la dinámica de la población como para proporcionar una visión de los sistemas en los que las manipulaciones experimentales son difíciles. La dependencia de la densidad suele surgir de la competencia, que se da cuando los organismos utilizan recursos limitantes comunes y, por tanto, se afectan mutuamente de forma negativa.

Hay dos tipos principales de competencia: la de interferencia y la de explotación. La competencia de interferencia se produce cuando un individuo perjudica directamente a otro. La interferencia puede ser dramática, como en la agresión letal, o sutil, como cuando las interacciones sociales reducen el tiempo disponible para la recolección de recursos o aumentan el riesgo de depredación. La competencia de explotación se produce cuando un individuo consume un recurso, como la comida, que de otro modo habría consumido otro individuo. Dado que la competencia de explotación está mediada indirectamente por una base de recursos compartida, puede ser más difícil de demostrar que la competencia de interferencia.

Regulación de la población e interacciones interespecíficas

La dependencia negativa de la densidad puede surgir de las interacciones interespecíficas. Una clasificación esquemática de las interacciones entre dos especies resulta de considerar el efecto positivo (+) o negativo (-) que los individuos de una especie tienen sobre la tasa de crecimiento de la otra.Entre las Líneas En la competencia interespecífica, la interacción es (-,-); en el mutualismo, es (+,+). Los enemigos naturales, definidos en sentido amplio para incluir a los depredadores, herbívoros y parásitos, suelen mantener relaciones (+,-) con sus presas o huéspedes. La mayoría de las especies son presas potenciales de uno o más enemigos naturales; incluso los carnívoros de alto nivel pueden verse acosados por parásitos.

Evidentemente, los competidores y mutualistas pueden afectar de forma drástica al tamaño de una población determinada y, por tanto, deben tenerse en cuenta al estudiar la limitación de la población. Sin embargo, es mucho más probable que los enemigos naturales sean agentes reguladores que los competidores o los mutualistas. Si dos especies compiten y una aumenta su densidad, la otra disminuirá. Esto relajará la competencia interespecífica sobre la primera, que puede entonces aumentar aún más. Por lo tanto, los bucles competitivos (y, del mismo modo, los bucles mutualistas) tienden a producir una retroalimentación positiva y no regularán el crecimiento de la población. Por el contrario, las interacciones depredador-presa pueden producir una dependencia negativa de la densidad que actúa a lo largo de varias escalas de tiempo tanto en el depredador como en la presa. A medida que las presas en un parche del hábitat se vuelven más numerosas, los depredadores pueden volverse casi inmediatamente más activos o pasar de otros tipos de presas o parches. Los depredadores también pueden mostrar una respuesta numérica intergeneracional a la mayor disponibilidad de presas. Dado que un aumento del número de depredadores suele disminuir el número de presas, esto induce una dependencia de la densidad retardada tanto en el depredador como en su presa. Véase también: Interacciones entre depredadores y presas

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Ecología de poblaciones aplicada

Además de su atractivo conceptual intrínseco, la ecología de poblaciones tiene una gran utilidad práctica. Los programas de control de plagas agrícolas o de patógenos causantes de enfermedades humanas intentan, en el mejor de los casos, reducir la tasa intrínseca de incremento de esos organismos a valores muy bajos. Los análisis de la dinámica poblacional de las enfermedades infecciosas han guiado con éxito el desarrollo de programas de vacunación.Entre las Líneas En la explotación de recursos renovables, como en la silvicultura o la biología pesquera, se requieren modelos poblacionales para diseñar estrategias de recolección sensatas que maximicen el rendimiento sostenible extraído de las poblaciones explotadas. La biología de la conservación se ocupa cada vez más de las consecuencias de la fragmentación del hábitat para la conservación de las especies. Los modelos de población pueden ayudar a caracterizar los tamaños mínimos de población viable por debajo de los cuales una especie es vulnerable a una rápida extinción, y pueden ayudar a orientar el desarrollo de políticas intervencionistas para salvar especies en peligro. Por último, la ecología de las poblaciones debe ser parte integrante de cualquier intento de lograr un equilibrio armonioso entre la creciente población humana y el medio ambiente. Véase también: Especies amenazadas; Ecología pesquera; Silvicultura

Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Geografía de la población
Geografía humana
Población mundial
Revolución reproductiva
Inhibición dependiente de la densidad
Crecimiento irruptivo
Listas de organismos por población
Superpoblación
Densidad de población
Distribución de la población
Dinámica de la población
Dinámica poblacional de las pesquerías
Genética de la población
Crecimiento de la población
Ecología teórica
Eficiencia reproductiva
Metapoblación
Teoría de la selección r/K
Catástrofe maltusiana
Teoría de Olduvai
Sobrepoblación
Optimum Population Trust
Colapso social
Dinámica de sistemas
Colapso (libro de Jared Diamond)
Fin de la civilización
Decrecimiento
Sin hijos por elección
Pensamiento sistémico
Transición demográfica

Ecología de las Enfermedades, Ciencias Ambientales, Ecología,

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