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Metapoblaciones del ciervo de cola blanca y el efecto del paisaje y la productividad.

Autor: Steven Walter

Ecological Modelling 143 (2001)

• Marco teorico

• Explicación del modelo

• Discusión del modelo

Definición de metapoblación:

• Conjunto de poblaciones locales de una especie que se encuentran conectadas mediante la dispersión de individuos, con una dinamica independiente y duración limitada. (Levins, 1970)

P1 P2

P3

Definición de poblacion local:

• Conjunto de individuos que coexisten en el mismo fragmento, interaccionando entre ellos y que estan aislados de otras poblaciones locales.

• A cada fragmento de habitats se le llama de distintas formas: parche de habitats, mancha, rodal, area local...

Las metapoblaciones perduran por fenómenos como:

• colonizaciones

– emigraciones – inmigraciones

• Extinciones

La fragmentación del habitats:

• Produce islas o parches

• Produce extinción de poblaciones locales

• Perdida de biodiversidad

• Es consecuecia de la interacción de la mano del hombre en el medio natural.

• Reducción del tamaño de la población

El Modelo de Levins proponía:

• El modelo de una población es equiprobable

• Todas las poblaciones locales tienen las mismas probabilidades de extinguirse

• No contemplaba la distancia espacial ni el tamaño de los parches

Modelo Fuente - Sumidero

N>M

FUENTESUMIDEROInmigración

• Fuente: parche que proporciona colonias a otro parche (Walters).

• Sumidero: parche que sirve de destino a esas colonias (Walters).

• Fuente: presenta crecimiento positivo (Hanski y Simberloff).

• Sumidero: presenta un crecimiento negativo (Hanski y Simberloff).

Explicación del modelo:

• Se construye para comprobar como afecta la productividad primaria al crecimiento de la población de ciervos y como interaccionan los efectos de la estructura del paisaje en la dinámica de poblaciones

• Se contruye en STELLA representando tambien una matriz con espacios ocupados y desocupados mediante otro programa (Fortran)

• Se realizan 60 simulaciones para medir un promedio de emigraciones por parche para distintas distancias maximas de dispersion, bajo 4 condiciones de productividad 1ª neta.

• Las distancias de dispersion fueron de 5, 10 y 20 km.

• Las concidiones de NPP son: NPP1 cte, NNP2 varia con el tamaño del parche, NPP3 varia inversamente cn el tamaño del parche y NPP4 varia con el tiempo.

Introducción:

• La naturaleza esta influenciada por la mano del hombre Fragmentaciones

• Levins no explica el problema del espacio.

• Gustafson y Gardner estudiaron que el suceso de dispersión es una función de la distancia entre parches.

• Las caracteristicas del paisaje significan un gran impacto en la supervivencia de la metapoblación.

• El organismo de estudio del modelo fue el ciervo de cola blanca (Odocoileus virginianus).

Descripción del modelo:

• Componte del paisaje.

• Población.

• Componentes de dispersión.

Componentes del paisaje:

• Tamaño del parche: grande o pequeño.

• Matriz entre parches.

• Diferentes condiciones de NPP.

patch size

~

time var patch NPP

interpatch dists

time modif

patch size NPPinv patch size NPP

NPP run #

max patchmin patch

max NPP

SECTOR DEL PAISAJE: SECTOR DEL PAISAJE:

Constituyentes de la poblacion:

• Cervatos.

• Ciervos jóvenes.

• Adultos.

• Ciervos viejos.

reproductive deer

senescing deer

N totaladults yearlings

fawns

INDIVIDUOS DE LA POBLACION:

INDIVIDUOS DE LA POBLACION:

fawns

births move to yearling

adults

fawn mortality

yearlings

senescing deer

move to adultmove to senescence

yearling mortalityadult mortality

senescent mortality

logistic factor

senescence rate

logistic factor

logistic factor

reproductive deer

adult survival rate

adult survival rate

birth rate

fawn survival rate

lo dens B

yearling immig yearling emig adult immig adult emig

total emigrants

total emigrantstotal immigrants

total immigrants

COMPONENTES DE LA POBLACION:COMPONENTES DE LA POBLACION:

El crecimiento de la población atiende a:

• Nt+1 = Nt L q(Nt).

• Q(Nt) = K / (K+(r-1) Nt

• L = matriz Leslie

• q(Nt)= densidad y funcion dependiente.

• K = capacidad portadora. Conectada a las caracteristicas del paisaje.

• r = tasa intrinseca

Capacidad portadora del parche:

• Conectada a las caracteristicas del paisaje mediante la formula:

• K = NPP / f * d

• donde f es la tasa de consumo y d son los dias.

• Para la simulación del modelo se usa una razón de 1.36 Kg C por día y por parche en un período de un año.

Emigracion:• El máximo numero de inmigrantes se estima

comparando el tamaño de la población y la capacidad portadora. Si el tamaño de la poblacion es mayor que el umbral de migracion (dependiente de la capacidad portadora) se producen salidas de la misma.

migr threshold

N total

Pyearling

Padult

max migr deercarrying capacitytotal emigrants

yearlingsadults

Inmigración:

• El componente de la inmigración se basa en buscar parches en los que los ciervos se puedan dispersar.

• Es un proceso semialeatorio que depende fuertemente de la distancia entre los parches.

Inmigración:

max disp dist

total immigrants

total emigrantsrandom choice

interpatch dists

destination12 destination34 destination56

migr prob matrix

dist modifier

init patch search

destination78 destination910 destination

seed

Introducción de dos nuevas distancias:

• Máxima distancia de dispersión.

• Distancia modificada.

• O si la Dij = 0

• 1 si Dij < DD max.

• 1 / (Dij/Dmax)x si Dij > DDmax.

P(i - j) =P(i - j) =

• Se generan números al azar entre 0 y 1 y se comparan con P (i - j) para varios parches, en orden numérico.

• El emigrante del parche i se convierte en inmigrante para el parche j si el numero aleatorio es menor que P(i - j).

Determinación del estado de un parche:

FUENTE

SUMIDERO

Emigracion(-)Emigracion (+)

Mapa del paisaje:

• 32 * 32 celdas.

• Cada celda representa 1 km².

• Cálculo de distancias.

MATRIZ MATRIZ

Condiciones de productividad 1ª:• NPP y el tamaño del parche determina la

capacidad de campo.

• Se generan cuatro condiciones.– NPP1 cte.– NPP2 incrementa con el tamaño del parche.– NPP3 inverso al tamaño del parche.– NPP4 varia con el tiempo.

NPP1:

• Cte max. NPP de 100000 kg C por km².

• K es funcion del tamaño de la poblacion.

• NPP1 = tamaño * 100.000 kgC/km²

NPP2:

• Incrementa con el tamaño del parche.

• NPP2 = tamaño (i) / tamaño max* 100.000 kg C por km².

NNP3:

• Inverso al tamaño del parche.

• NPP· = min. tamaño / tamaño (i)* 100.000 kg C por km².

NPP4:

• Varia con el tiempo entre 1000 y 100.000 kg C por km² en cada parche y en cada instante del tiempo.

• Este caso aporta una representación más real debido a la dinámica de los recursos.

Suposiciones del modelo:

• Parámetros demográficos constantes• El paisaje es constante. No se producen cambios en

los parches• Paisaje es representado por zonas habitadas y zonas

deshabitadas• Todas las celdas de la matriz proporcionan una

ecuación sobre los recursos de comida• La dispersión de los ciervos por el paisaje es aleatorio

aunque depende de las distancias entre parches

• Los individuos que no encuentran parche se asume que mueren.

• La metapoblación, y el paisaje en el que existe, esta aislado de otras fuentes de inmigrantes.

Analisis de sensibilidad:

• Umbral de migración.

• Proporción de emigrantes que son jóvenes y adultos. (las variaciones en los valores no tienen efecto en el modelo)

• Distancia modificada.

Cambio del valor de X:

variable x 1 2 4

tiempo de migracion desde el parche 1 al parche 9 134.8 148.6 178.6tamaño total de la poblacion 20,829.2 18,587.95 16,306.26

• Al disminuir X incrementa la probabilidad de conseguir un parche para dispersarse

• Conforme aumenta X diminuye el tamaño de la poblacion

Distancia entre parches:

Distancia entre parches:

• Dos parches alcanzan el mismo equilibrio a pesar de las condiciones iniciales

Efectos del paisaje en la dinamica Fuente-Sumidero:

• Estudio de la emigracion por parche

• Se realiza un analisis de varianza para buscar diferencias

• se encontraron difencias en el tamaño del parche, en la distancia de dispersón y en las condiciones de NPP

Fuente

Fuente

Sumidero

Para NPP4:

• Distancias cortas de dispersion: Fuentes

• Distancias largas de dispersion: dependiente del tamaño del parche. (NPP1 y NPP2)

Discusión del modelo:

• El modelo muestra como resultado que hay otros diversos factores que afectan a la dinamica de metapoblaciones como son las caracteristicas del paisaje , distancias de dispersion y distancias entre parches

• los patrones de productividad tienen un fuerte efecto en el modelo– sumideros: baja NPP

– fuentes: alta NPP

• Comprendiendo estas relaciones y mediante este modelo, atendiendo a los distintos factores que afectan a un parche, se puede predecir como seran las condiciones donde los individuos seran mas abundantes y de esta forma mantener una metapoblacion

• Sirve para poder predecir como puede ser el estado de una poblacion

• Aplicado a la conservación de especies en peligro de extinción que sobreviven como metapoblaciones.

• El cambio de distancia de dispersión convierte a una isla en una fuente o en un sumidero

• La distancia entre parches es fundamental para la persistencia de una metapoblación

• Hay habitats alternativos que funcionan de atractores, como son los campos de cultivos y los pastizales donde los ciervos pueden encontrar otros recursos (facilita la emigración de la especie)

Se encuentran grandes diferencias diferencias para:

• Efectos del tamaño de parche

• distancia de dispersión (especialmente en la máxima)

• NPP: producen cambios en las dinámica del modelo de Funte-Sumidero.

FIN