POBLACIONESDr. Félix Huaranga Moreno

I. EL CONCEPTO DE POBLACION Es un conjunto o grupo de organismos o individuos en

un tiempo y espacio dado, que se entrecruzan y dejan descendencia fértil; así como presentan un conjunto de características homogéneas inherentes a su condición de tal, como: fecundidad, natalidad, mortalidad, crecimiento, reclutamiento, etc.

Arthur S. Boughey: Conjunto de organismos con un gran número de características en común, un origen similar, y la ausencia de barreras que impiden el cruzamiento de individuos heterosexuales puestos en contacto.- Limitación: Caso: bacterias, hongos, protozoos: reproducciónasexual, ellos pueden formar poblaciones biológicas.

II. EL CONCEPTO DE ESPECIE

Selección Natural• Las poblaciones a diferencia de las comunidades, comparten un acervo génico o poza génica.

• En las poblaciones ocurren cambios de las frecuencias génicas como resultado de la selección natural.

• La selección natural actúa de manera directa para propiciar cambios adaptativos en las poblaciones, y solo de manera indirecta causa cambios adaptativos a nivel de la comunidad.

Nada tiene sentido en Evolución si no es a la luz de la

Genética de Poblaciones

Michael Lynch

Nada tiene sentido en Biología si no es a la luz de la Evolución

Theodosius Dobzhansky

• Jean Rostand: sostiene que una verdadera

especie comprende una reunión de individuos

emparentados, que poseen la misma morfología

hereditaria y los mismos caracteres fisiológicos,

llevan el mismo género de vida y habitan una

zona geográfica determinada.

• Una especie: puede constituir distintas

poblaciones en función de su distribución

geográfica; es posible encontrar pequeñas

diferencias que se traducen en adaptaciones

locales. Ejem: peces, aves, humanos, etc.

• Especies cosmopolitas: presentan una amplia

distribución geográfica.

• Especies endémicas: Son aquellas que están

confinadas a desarrollar su ciclo de vida en ambientes

muy específicos, con una distribución geográfica muy

pequeña o localizada.

Existen dos corrientes de pensamiento en relación al

concepto de especie:

• Apiladores (lumpers): Tienden a disminuir el número de

especies conocidas.

• Fragmentadores (Splitters): Su tendencia es multiplicar

el número de especies.

III. CLASES DE POBLACIONES

A) MONOESPECIFICA:

- Homogénea: Cuando sus parámetros poblacionales

(fecundidad, natalidad, mortalidad, crecimiento,

reclutamiento, etc.) no presentan diferencias

significativas.

- Heterogénea: Cuando hay diferencias significativas..

B) POLIESPECIFICA:

- Conformada por un conjunto de individuos emparentados

pertenecientes a diferentes especies.

Metapoblaciones: cuando el ambiente habitable por los

individuos de una población se encuentra fragmentado,

cada una de las poblaciones en los fragmentos son

llamadas subpoblaciones, y el conjunto metapoblación.

Las subpoblaciones muestran dinámicas independientes,

pero se encuentran conectadas por la dispersión.

IV. PROPIEDADES

A) GENERALES:

Biografía

Organización

Estructura

Composición genética: Adaptabilidad, capacidad reproductiva, persistencia.

Ritmos

Respuestas ecofisiológicas

Eficiencia energética

Características etológicas.

B) PARTICULARES:

1) Potencial biótico: Es la capacidad que tienen

los organismos de una población para

reproducirse en condiciones óptimas.

2) Resistencia ambiental: Representa a la

interacción de los factores bióticos y abióticos a

través de los cuales se regula la expresión del

potencial bióticos.

3) Capacidad de carga: Es el número máximo de

una especie que un ambiente determinado

puede sustentar.

dN/dt = rN (K – N/K)

Si N es pequeño, K – N/K ≈ 1, entonces la

ecuación se transforma en: dN/dt = rN.

Pero si N es grande: (K – N) y (K – N/K),

disminuye, se retarda el crecimiento y se da

lugar a la ecuación sigmoide.

4) Tamaño y densidad poblacional:

INMIGRACION (+)

NATALIDAD (+) DENSIDAD MORTALIDAD (-)

EMIGRACION (-)

• Densidad: Número de individuos o biomasa por unidad de área o volúmen.

• Es la propiedad de mayor importancia, porquerepresenta a la abundancia de los organismos o altamaño de la población.

• Se ve fuertemente influida por las condiciones delambiente, de origen natural o antropogénico, conconsecuencias leves o catastróficas.

Densidad absoluta, bruta o cruda: es el número de

individuos por unidad de espacio o de hábitat total.

Densidad específica o ecológica: es el número de individuos

por unidad de espacio o de hábitat que verdaderamente

es ocupado por la población.

Inmigración es la llegada de organismos de la misma especie a la población. Se mide mediante la Tasa de Inmigración que es el cociente entre individuos llegados en una unidad de tiempo y el tamaño de la población.

Emigración es la salida de organismos de la población a otro lugar. Se mide mediante la Tasa de emigración que es el cociente entre individuos emigrados en una unidad de tiempo y el tamaño de la población.

Tasa neta de migración= inmigración – emigración x 1000Población total

MÉTODOS PARA ESTIMAR DENSIDADES DE LAS POBLACIONES

• Captura y recaptura:: capturar y marcar cierta fracción de la población total para estimar la densidad total de la población.

• Los conteos totales: en poblaciones de organismos de gran tamaño o conspicuos, o en organismos que se agregan formando grandes colonias para la reproducción.

• El muestreo con cuadricula: contar los organismos de una sola especie que aparecen en los cuadrados de la cuadricula de numero y tamaño adecuados para obtener un calculo de la densidad en el área determinada.

• Muestreo por remoción:: en muestreos sucesivos, se grafica el numero de organismos retirados de una área en el eje y, mientras que el numero total, previamente retirado se grafica sobre el eje x.

• Métodos sin cuadricula:: se basa en una serie de puntos aleatorios, la distancia al individuo más cercano se mide en cada uno de los cuatro cuadrantes, para cada punto de la serie aleatoria.

Método de Captura y Recaptura

• Se emplea para estimar la densidad total de una población dentro de un área definida.

• Fórmula :

Animales marcados en 2da

muestra =Animales marcados en la 1ra

muestra

Total capturados en la 2da

muestra Tamaño total de la población

Ejemplo del método de captura y recaptura aplicado a una población de peces:

Marcó y liberó 109 truchas, en el segundo muestreo pocos días después capturó 177 truchas, de las cuales 57 estaban marcadas. ¿A partir de estos datos puede usted estimar el tamaño de la población?

Dahl (1957), marcó truchas en un lago de Noruega estimando el tamaño de la población que estaba sujeta a una pesquería recreativa.

5) Natalidad: Implica el aumento típico de una población, ya sea

que estos nazcan, germinen, o sean empollados.

Natalidad máxima, absoluta o fisiológica: reproducción

limitada por factores fisiológicos. Es una constante para la

población.

Natalidad ecológica, realizada o natalidad.

Expresión matemática:

∆Nn = Producción de nuevos individuos en la población.

∆Nn/∆t = B (Natalidad, velocidad de natalidad absoluta).

∆Nn / N∆t = b ( Natalidad por unidad de población

= Número de nuevos individuos por unidad

de tiempo y población.

= Indice de natalidad específica con respecto a la

edad de una población.

= 0 , +, pero no - .

• N , puede ser la población total o la parte reproductora

de la población.

• ∆N = Aumento o descenso neto de la población en relación

a la natalidad; mortalidad, emigración e inmigración; puede

ser 0, + , -.

• Tasa bruta de natalidad = Nº nacimientos por año x 1000

Población total

Indice de fertilidad: Se refiere al número de nacimientos que

puede ocurrir por cada 1000 habitantes de la población.

IF = Nº de nacimientos

1000 hembras

6) Mortalidad: Número de individuos que mueren en un

período determinado (muertes divididos por el tiempo), o

bien como índice especifico en términos de porcentaje de

la población total o de una parte de ella.

Mortalidad mínima o teórica: es una constante , y

representa la pérdida en condiciones ideales o no

limitativas; aquí los individuos mueren por vejez y

causada por su longevidad fisiológica, lo que es mucho

mayor que la longevidad ecológica media.

Mortalidad ecológica o realizada: es la pérdida de

individuos en una condición ambiental dada, varia con la

población y las condiciones ambientales.

Mortalidad específica: Se expresa como porcentaje de la

población inicial que muere en un período determinado.

Expresión matemática:

∆Nm/N∆t = d

= Se expresa, como porcentaje de la

población inicial que muere en un período

determinado.

IS = 1 - M .

Tasa bruta de mortalidad = Nº de muertes por año x 1000

Población total

7) Modelos de crecimiento: Exponencial.

Sigmoide

- Determinada tanto por el potencial biótico en su interacción con la resistencia ambiental, como con la capacidad de carga que representa la cantidad promedio de individuos que coexisten cuando la curva de crecimiento se encuentra en la fase de equilibrio.

1) Fase lenta o fase lag. 2) Fase logarítmica o log.5) Fase estable o de equilibrio

)1(K

NrN

dt

dN

rtte

KNN

10

Este modelo es

denominado modelo

logístico, que tras

integrarlo da:

)(K

NKrN

dt

dN

Dinámica poblacional

9) Estructura por edades

Según Bodenheimer (1938), la población humana,

está conformada por tres grupos de edad:

Pre reproductiva: hasta 15 años (21 %).

Reproductiva: 15 - 45 años (42 %).

Post reproductiva:

45 – 70 años (37 %).

Duración:

Hombre primitivo: post reproductivo corto.

Muchos animales y plantas: pre reproductivo muy largo.

Insectos: Pre reproductivo largo, reproductivo breve y post

reproductivo nulo: ejemplo saltamontes, vida adulta de

menos de una estación.

Una forma conveniente de representarla es a través de un

polígono o una pirámide de edades.

9) Ambito del hogar, territorio y territorialidad.

Competición por recursos.

Antagonismo directo.

Home range: área definida en la cual los individuos

restringen sus actividades.

Territorio: si el home range es defendido eficazmente.

Territorialidad : aquí los individuos utilizan mecanismos

activos para alejar a los individuos o los grupos unos de

otros . En los animales es un mecanismo nervioso

(vertebrados, aves y artrópodos: reproducción

(nidificación, puesta de huevos, cuidado y protección de

crias) ; plantas y microorganismos es químico:: alelopatia,

amensalismo y antibiosis.

10) Dispersión: • Es el movimiento de los individuos o de sus

elementos de diseminación (semillas, esporas, larvas,

individuos, etc.).

Se ve muy influenciada por las barreras.

Es un componente importante en la corriente de

genes y en el proceso de especiación

Externa:

Emigración: es el movimiento hacia afuera de

componentes de la población.

Inmigración: es el movimiento inverso.

Migración: es la salida y regreso periódicos de los

componentes de la población.

Interna

El arreglo espacial de los

individuos de una población

depende de la homogeneidad o

heterogeneidad de las

condiciones físicas dela ambiente

y de las relaciones entre los

individuos.

Método para su evaluación:

relación varianza/media.

- Varianza < Media (Uniforme).

- Varianza = Media (Azar).

- Varianza > Media (Amontonada)

V. RELACIONES INTERESPECIFICAS

Son las interacciones que se manifiestan entre diversos

organismos que habitan en un determinado ambiente.

Objetivo: sobrevivir, crecer, reproducirse.

Clements y Shelford (1939), los llamaron coacciones.

- Entre individuos de la misma especie: reacciones

homotípicas.

- Entre individuos de diferentes especies: reacciones

heterotípicas.

• REACCIONES HETEROTIPICAS

Teóricamente, la cohabitación de dos especies puede

tener sobre cada una de ellas una influencia: nula,

favorable o desfavorable.

1) NEUTRALISMO (0 / 0): La dos especies (A y B) son

independientes, no tienen ninguna influencia entre si.

2) MUTUALISMO (+/+): Cada especie (A) necesita para

sobrevivir, crecer y reproducirse, la presencia de la otra

(B). Las dos especies viven en simbiosis.

Con contacto continuo: cerrada, permanente y

obligatoria.

HONGO + ALGA = LIQUEN

SOYA + BACTERIAS

ALGAS UNICELULARES + ESPONJAS

MUTUALISMO COMENSALISMO

AMENSALISMO

COMPETENCIA

DEPREDACION PARASITISMO

ALGAS UNICELULARES + CELENTERADOS (POLIPOS)

ALGAS UNICELULARES + MOLUSCOS (Tridacnia sp.)

CANGREJOS + POLIQUETOS (Chaetopterus sp.)

ALGAS UNICELULARES + TURBELARIOS (Convoluta roscoffensis)

RUMIANTES + BACTERIAS (Celuloticas)

CUCARACHAS + FLAGELADOS

TERMES + FLAGELADOS

ANEMONAS (Adamsia paliata)) + CANGREJO ERMITAÑO (Eupagurusprideuxi)

SIN CONTACTO CONTINUO

AVES (Molothurus sp., Bhupaga sp., Garza blanca) + GRANDES RUMIANTES

AVES + COCODRILOS

AVESTRUCES + CEBRAS

ABEJAS, MARIPOSAS, AVES + PLANTAS

HORMIGAS + PULGONES

COLEOPTEROS, HORMIGAS, TERMES + HONGOS (Rositesgongylopleura)

3) COMENSALISMO (+/0): La población A se beneficia, la B no es afectada.

CON CONTACTO CONTINUO

EPIFITOS (orquídeas, bromeliaceas) + ARBOLES

EPIZOOS + ANIMALES

ALGA VERDE (Basicladia sp) + TORTUGAS

HOMBRE (Colon) + BACTERIAS (E. Coli)

PERCEBES + BALLENAS

SIN CONTACTO CONTINUO

REMORAS + TIBURONES, TORTUGAS

POLIQUETO (Chaetopterus sp.) + CANGREJO (Polyonix sp.)

PECES (Fierasfer sp.) + COHOMBRO DE MAR (Holoturoidea)

4)ANTIBIOSIS (0 /-): La población A permanece sin afectar,

pero la B se ve inhibida.

HONGOS (Actinomicetos) + BACTERIAS

BACTERIAS ( estreptomicina, aureomicina) + BACTERIAS

ALGA (Chlorella vulgaris) + ALGA (Nitzchia frustulum)

ALGA (Chlorella sp.) + ZOOPLANCTON (Daphnia sp.)

ALGAS VERDE AZULES (Macrocystis sp) + PECES, GANADO

ALGAS ROJAS (Gymnodinium brevis, Goyaulax sp.) + PECES

5) AMENSALISMO (0 / -): La población A permanece sin afectar, pero laB se ve inhibida.

6) ALELOPATIA (0 / -): La población A permanece sin afectar, pero la B seve inhibida.

7) PARASITISMO (+ / -): La población A, el parásito, explota a miembrosde la población B, el huésped se ve afectado de modo adverso.

ALELOPATIA:

A nivel de raíz.

Ejemplo: vegetales secretan por sus raíces: agua, sales minerales (fosfatos, potasio), CO2 y diversos ácidos: málico (maíz), fórmico(cebada), cianhídrico (lino), lignocérico (café); aminoácidos, enzimas y vitaminas; también otros muchos productos específicos: alicina(ajo), ácido transamínico (arbolillo de México)

Pero también hay productos llamados FITOCIDAS: Nogal (juglona), cebolla (ácido protocatechuico).

A nivel de hojas.

La absintina (Artemisia absithium): pelos glandulares de sus hojas: afectan plantas y animales.

• Ejemplos:

- Nidificación colectiva de aves: que les permite defenderse más eficazmente de sus depredadores.

- Bacterias aerobias que consumen el 02, creando un ambiente favorable para las bacterias anaerobias.

- Efecto rizósfera sobre la microflora del suelo.

- Efecto bacteriostático: Geranio sobre la col.

- Rendimientos de cultivos mixtos: Alfalfa vs cultivos varios (en el suelo 2.25 veces más nitrógeno que en cultivo aislado).

- Rotación de cultivos.

- Repoblación de suelos muy agotados.

8) COOPERACION (+/+): Forman una asociación (A y

B) que no le es indispensable, pudiendo ambos vivir por

separado, pero que les reporta, no obstante alguna

ventaja (protocooperación); y es cooperación cuando

hay un cierto acto de voluntad y premeditación.

9) COMPETENCIA (- / -): Las dos poblaciones se inhiben mutuamente.

Pueden ser de dos o más especies.

Tienden a producir una separación ecológica de especies

emparentadas.

Se le designa también como PRINCIPIO DE EXCLUSION COMPETITIVA o principio de Gause (Hardin, 1960).

Es un campo de estudio para: ecólogos, genetistas y evolucionistas.

A menudo las influencias negativas se debe a una escacez de recursos utilizados por ambas especies.

La competencia se deberá a: espacio, alimento, luz, materiales de desecho, depredación mutua, exposición a carnívoros depredadores.

Thomas Park (1942), sus asociados y

estudiantes de la Universidad de Chicago,

trabajaron con escarabajos de la harina:

Tribolium confusum.

Tribolium castaneum (siempre gana).Fórmulas:

dN1 = r1N1 k1 – N1 –α N2

dt k1

dN2 = r2N2 k2 – N2 – β N1

dt k2

Si α y β son muy pequeños, ambas especies coexisten enrelación con las densidades de saturación k1/k2 y k2/k1

Gráfica que ilustra las

oscilaciones de la densidad de la

población presa y de la

población del depredador, según

lo predice el modelo propuesto

por Lotka y Volterra (1931)

Efectos de la presión que

ejercen los depredadores sobre la

'adecuación biológica' (el fitness)

de la presa.

10. Depredacion (+/-): Especie A se beneficia, mientras

que la B es afectada.

Fórmulas:

dN1 = r1N1 – p1N1N2

dt

dN2 = p2N1N2 – d2N2

dt

ESTRATEGIAS REPRODUCTIVAS

• Las estrategias reproductivas adoptadas por las diferentes especies son muy diversas.

• Estas dos estrategias son conocidas como la selección K (pocas crías) y selección r

• (muchas crías) y están condicionadas por circunstancias diversas. Los animales con pocos descendientes pueden invertir más recursos en la nutrición y protección de los mismos, garantizando su supervivencia hasta la edad adulta.

Estrategia r Estrategia K

Clima Variable y/o impredecible; Casi constante y/o predecible

MortalidadA menudo catastrófica,

independiente de la densidadDependiente de la densidad.

Tamaño de la población

Variable con el tiempo; sin

equilibrio; generalmente muy

por debajo de la capacidad

de soporte del medio;

comunidades sin saturar;

recolonización cada año.

Casi constante a lo largo del

tiempo; equilibrio; en o cerca de la

capacidad de soporte del medio;

comunidades saturadas;

colonización no necesaria

Competencia Inter e intraespecífica

Variable, a menudo débil Normalmente fuerte.

La selección favorece

1. Desarrollo rápido.

2. rm elevadas.

3. Reproducción temprana.

4. Pequeño tamaño corporal.

5. Reproducción única

1. Desarrollo lento.

2. Mayor habilidad competitiva.

3. Reproducción retardada.

4. Gran tamaño corporal

5. Reproducciones repetidas.

LongevidadCorta, normalmente de

menos de un año.

Larga, normalmente de más de un

año.

FIN