Dinámica de poblaciones

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
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Los nacimientos y la inmigración
Nt+1=Nt + Nat-Mort + Inm - Emi
agrega individuos a la población.
N: Número de individuos en tiempo t
Nacimientos
Nat: Natalidad (nacimiento; nuevo
reclutamiento local)
Mort: Mortalidad (muertes)
Inm: Inmigración (los que llegan)
Tamaño
poblacional
Emi: Emigración (los que se van)
Enfoque poblacional (poblaciones
cerradas)
Enfoque metapoblacional
(poblaciones abiertas)
Enfasis en procesos demográficos
Inmigración
Emigración
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
•
•
•
•
•
•
•
Nt+1= Nt + 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
2,000
dN1.0N
dt
Tamaño poblacional (N)
• r = 0; población estable
• r > 0; población crece
• r < 0; población
decrece
1,500
dN 0.5N
dt
1,000
500
0
0
10
15
5
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
lx = 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.
Aves,
reptiles,
roedores,
etc.
Invertebrados,
peces, plantas,
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:
• bx = 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 (bx) 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
lxbx: cantidad media de hembras nacidas
ajustadas para la sobrevivencia
Σlxbx: tasa reproductiva neta
Tasa reproductiva neta (R0)
• R0: cantidad promedio de hembras que
quedarán durante una vida de una hembra
recién nacida
• Si R0 < 1, las hembras no se están
reemplazando y la población disminuye
• Si R0 > 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
Nt = N (0) λt
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