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19.2: Regulación y crecimiento de la población - Biología

19.2: Regulación y crecimiento de la población - Biología


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Los ecologistas de poblaciones utilizan una variedad de métodos para modelar la dinámica de la población. Un modelo preciso debería poder describir los cambios que ocurren en una población y predecir cambios futuros.

Crecimiento de la población

Los dos modelos más simples de crecimiento de la población utilizan ecuaciones deterministas (ecuaciones que no tienen en cuenta los eventos aleatorios) para describir la tasa de cambio en el tamaño de una población a lo largo del tiempo. El primero de estos modelos, el crecimiento exponencial, describe poblaciones teóricas que aumentan en número sin ningún límite a su crecimiento. El segundo modelo, el crecimiento logístico, introduce límites al crecimiento reproductivo que se vuelven más intensos a medida que aumenta el tamaño de la población. Ninguno de los modelos describe adecuadamente las poblaciones naturales, pero proporcionan puntos de comparación.

Crecimiento exponencial

Charles Darwin, al desarrollar su teoría de la selección natural, fue influenciado por el clérigo inglés Thomas Malthus. Malthus publicó su libro en 1798 afirmando que las poblaciones con abundantes recursos naturales crecen muy rápidamente; sin embargo, limitan un mayor crecimiento al agotar sus recursos. El patrón inicial de aceleración del tamaño de la población se llama crecimiento exponencial.

El mejor ejemplo de crecimiento exponencial en organismos se ve en las bacterias. Las bacterias son procariotas que se reproducen en gran parte por fisión binaria. Esta división toma alrededor de una hora para muchas especies bacterianas. Si se colocan 1000 bacterias en un matraz grande con un suministro abundante de nutrientes (para que los nutrientes no se agoten rápidamente), la cantidad de bacterias se habrá duplicado de 1000 a 2000 después de solo una hora. En otra hora, cada una de las 2000 bacterias se dividirá y producirá 4000 bacterias. Después de la tercera hora, debe haber 8000 bacterias en el matraz. El concepto importante de crecimiento exponencial es que la tasa de crecimiento —el número de organismos agregados en cada generación reproductiva— está aumentando en sí misma; es decir, el tamaño de la población está aumentando a un ritmo cada vez mayor. Después de 24 de estos ciclos, la población habría aumentado de 1000 a más de 16 mil millones de bacterias. Cuando el tamaño de la población, norte, se traza a lo largo del tiempo, se produce una curva de crecimiento en forma de J (Figura 19.2.1a).

El ejemplo de las bacterias en un matraz no es realmente representativo del mundo real, donde los recursos suelen ser limitados. Sin embargo, cuando una especie se introduce en un nuevo hábitat que considera adecuado, puede mostrar un crecimiento exponencial durante un tiempo. En el caso de las bacterias en el matraz, algunas bacterias morirán durante el experimento y, por lo tanto, no se reproducirán; por lo tanto, la tasa de crecimiento se reduce desde una tasa máxima en la que no hay mortalidad. La tasa de crecimiento de una población se determina en gran medida restando la tasa de mortalidad, D, (número de organismos que mueren durante un intervalo) de la tasa de natalidad, B, (número de organismos que nacen durante un intervalo). La tasa de crecimiento se puede expresar en una ecuación simple que combina las tasas de natalidad y mortalidad en un solo factor: r. Esto se muestra en la siguiente fórmula:

Crecimiento de la población = rN Crecimiento de la población = rN

El valor de r puede ser positivo, lo que significa que la población está aumentando de tamaño (la tasa de cambio es positiva); o negativo, lo que significa que la población está disminuyendo en tamaño; o cero, en cuyo caso el tamaño de la población no cambia, una condición conocida como crecimiento de población cero.

Crecimiento logístico

El crecimiento exponencial extendido solo es posible cuando se dispone de infinitos recursos naturales; este no es el caso en el mundo real. Charles Darwin reconoció este hecho en su descripción de la "lucha por la existencia", que establece que los individuos competirán (con miembros de su propia especie o de otras especies) por recursos limitados. Los exitosos tienen más probabilidades de sobrevivir y transmitir los rasgos que los hicieron exitosos a la siguiente generación a un ritmo mayor (selección natural). Para modelar la realidad de los recursos limitados, los ecologistas de población desarrollaron el modelo de crecimiento logístico.

Capacidad de carga y modelo logístico

En el mundo real, con sus recursos limitados, el crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente. El crecimiento exponencial puede ocurrir en entornos donde hay pocos individuos y abundantes recursos, pero cuando el número de individuos aumenta lo suficiente, los recursos se agotarán y la tasa de crecimiento se ralentizará. Eventualmente, la tasa de crecimiento se estabilizará o se estabilizará (Figura 19.2.1B). Este tamaño de población, que está determinado por el tamaño máximo de población que puede sostener un entorno en particular, se denomina capacidad de carga, o K. En poblaciones reales, una población en crecimiento a menudo sobrepasa su capacidad de carga, y la tasa de mortalidad aumenta más allá de la tasa de natalidad, lo que hace que el tamaño de la población disminuya a la capacidad de carga o por debajo de ella. La mayoría de las poblaciones suelen fluctuar en torno a la capacidad de carga de forma ondulada en lugar de existir en ella.

La fórmula utilizada para calcular el crecimiento logístico agrega la capacidad de carga como fuerza moderadora en la tasa de crecimiento. La expresion "Knorte"Es igual a la cantidad de individuos que se pueden agregar a una población en un momento dado, y"Knorte" dividido por "K”Es la fracción de la capacidad de carga disponible para un mayor crecimiento. Así, el modelo de crecimiento exponencial está restringido por este factor para generar la ecuación de crecimiento logístico:

Crecimiento de la población = rN [K − NK] Crecimiento de la población = rN [K − NK]

Note que cuando norte es casi cero la cantidad entre paréntesis es casi igual a 1 (o K/K) y el crecimiento es cercano al exponencial. Cuando el tamaño de la población es igual a la capacidad de carga, o norte = K, la cantidad entre paréntesis es igual a cero y el crecimiento es igual a cero. Un gráfico de esta ecuación (crecimiento logístico) produce la curva en forma de S (Figura 19.2.1B). Es un modelo de crecimiento demográfico más realista que el crecimiento exponencial. Hay tres secciones diferentes en una curva en forma de S. Inicialmente, el crecimiento es exponencial porque hay pocas personas y muchos recursos disponibles. Luego, a medida que los recursos comienzan a limitarse, la tasa de crecimiento disminuye. Finalmente, la tasa de crecimiento se estabiliza en la capacidad de carga del medio ambiente, con pocos cambios en el número de población a lo largo del tiempo.

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Figura 19.2.1: Cuando los recursos son ilimitados, las poblaciones exhiben (a) un crecimiento exponencial, que se muestra en una curva en forma de J. Cuando los recursos son limitados, las poblaciones muestran (b) crecimiento logístico. En el crecimiento logístico, la expansión de la población disminuye a medida que los recursos escasean y se estabiliza cuando se alcanza la capacidad de carga del medio ambiente. La curva de crecimiento logístico tiene forma de S.

Papel de la competencia intraespecífica

El modelo logístico asume que todos los individuos dentro de una población tendrán el mismo acceso a los recursos y, por lo tanto, las mismas posibilidades de supervivencia. Para las plantas, la cantidad de agua, luz solar, nutrientes y espacio para crecer son los recursos importantes, mientras que en los animales, los recursos importantes incluyen comida, agua, refugio, espacio para anidar y parejas.

En el mundo real, la variación fenotípica entre los individuos dentro de una población significa que algunos individuos se adaptarán mejor a su entorno que otros. La competencia resultante por los recursos entre los miembros de la población de la misma especie se denomina competencia intraespecífica. La competencia intraespecífica puede no afectar a las poblaciones que están muy por debajo de su capacidad de carga, ya que los recursos son abundantes y todos los individuos pueden obtener lo que necesitan. Sin embargo, a medida que aumenta el tamaño de la población, esta competencia se intensifica. Además, la acumulación de productos de desecho puede reducir la capacidad de carga en un ambiente.

Ejemplos de crecimiento logístico

La levadura, un hongo microscópico que se usa para hacer pan y bebidas alcohólicas, exhibe la clásica curva en forma de S cuando se cultiva en un tubo de ensayo (Figura 19.2.2a). Su crecimiento se estabiliza a medida que la población agota los nutrientes necesarios para su crecimiento. En el mundo real, sin embargo, existen variaciones en esta curva idealizada. Ejemplos de poblaciones silvestres incluyen ovejas y focas comunes (Figura 19.2.2B). En ambos ejemplos, el tamaño de la población excede la capacidad de carga durante cortos períodos de tiempo y luego cae por debajo de la capacidad de carga. Esta fluctuación en el tamaño de la población continúa ocurriendo a medida que la población oscila alrededor de su capacidad de carga. Aún así, incluso con esta oscilación, el modelo logístico se confirma.

CONEXIÓN DE ARTE

Si la principal fuente de alimento de las focas disminuye debido a la contaminación o la sobrepesca, ¿cuál de las siguientes situaciones es probable que ocurra?

  1. La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.
  2. La capacidad de carga de las focas disminuiría, pero la población de focas seguiría siendo la misma.
  3. El número de muertes de focas aumentaría, pero el número de nacimientos también aumentaría, por lo que el tamaño de la población seguiría siendo el mismo.
  4. La capacidad de carga de las focas seguiría siendo la misma, pero la población de focas disminuiría.

Regulación y dinámica de la población

El modelo logístico de crecimiento de la población, si bien es válido en muchas poblaciones naturales y es un modelo útil, es una simplificación de la dinámica de la población del mundo real. Implícito en el modelo es que la capacidad de carga del medio ambiente no cambia, lo que no es el caso. La capacidad de carga varía anualmente. Por ejemplo, algunos veranos son calurosos y secos, mientras que otros son fríos y húmedos; en muchas áreas, la capacidad de carga durante el invierno es mucho menor que durante el verano. Además, los eventos naturales como terremotos, volcanes e incendios pueden alterar un medio ambiente y, por lo tanto, su capacidad de carga. Además, las poblaciones no suelen existir de forma aislada. Comparten el medio ambiente con otras especies, compitiendo con ellas por los mismos recursos (competencia interespecífica). Estos factores también son importantes para comprender cómo crecerá una población específica.

El crecimiento de la población se regula de diversas formas. Estos se agrupan en factores dependientes de la densidad, en los que la densidad de la población afecta la tasa de crecimiento y la mortalidad, y factores independientes de la densidad, que causan la mortalidad en una población independientemente de la densidad de población. Los biólogos de la vida silvestre, en particular, quieren comprender ambos tipos porque esto les ayuda a administrar las poblaciones y prevenir la extinción o la superpoblación.

Regulación dependiente de la densidad

La mayoría de los factores dependientes de la densidad son de naturaleza biológica e incluyen la depredación, la competencia inter e intraespecífica y los parásitos. Por lo general, cuanto más densa es una población, mayor es su tasa de mortalidad. Por ejemplo, durante la competencia intra e interespecífica, las tasas de reproducción de la especie suelen ser más bajas, lo que reduce la tasa de crecimiento de sus poblaciones. Además, la baja densidad de presas aumenta la mortalidad de su depredador porque tiene más dificultades para localizar su fuente de alimento. Además, cuando la población es más densa, las enfermedades se propagan más rápidamente entre los miembros de la población, lo que afecta la tasa de mortalidad.

La regulación dependiente de la densidad se estudió en un experimento natural con poblaciones de burros salvajes en dos sitios de Australia.1 En un sitio, la población se redujo mediante un programa de control de la población; la población del otro sitio no recibió ninguna interferencia. La parcela de alta densidad fue dos veces más densa que la parcela de baja densidad. De 1986 a 1987, la parcela de alta densidad no vio cambios en la densidad de burros, mientras que la parcela de baja densidad vio un aumento en la densidad de burros. La diferencia en las tasas de crecimiento de las dos poblaciones se debió a la mortalidad, no a una diferencia en las tasas de natalidad. Los investigadores encontraron que la densidad no afectaba al número de crías que nacía cada madre. Las tasas de crecimiento en las dos poblaciones fueron diferentes principalmente debido a la mortalidad juvenil causada por la desnutrición de la madre debido a la escasez de alimentos de alta calidad en la densa población. La figura 19.2.3 muestra la diferencia en la mortalidad por edades en las dos poblaciones.

Regulación independiente de la densidad e interacción con factores dependientes de la densidad

Muchos factores que son típicamente de naturaleza física causan la mortalidad de una población independientemente de su densidad. Estos factores incluyen el clima, los desastres naturales y la contaminación. Un ciervo individual morirá en un incendio forestal sin importar cuántos ciervos haya en esa área. Sus posibilidades de supervivencia son las mismas tanto si la densidad de población es alta como baja. Lo mismo ocurre con el clima frío del invierno.

En situaciones de la vida real, la regulación de la población es muy complicada y pueden interactuar factores independientes y dependientes de la densidad. Una población densa que sufre mortalidad por una causa independiente de la densidad podrá recuperarse de manera diferente a una población escasa. Por ejemplo, una población de ciervos afectada por un duro invierno se recuperará más rápido si quedan más ciervos para reproducirse.

EVOLUCIÓN EN ACCIÓN: ¿Por qué se extinguió el mamut lanudo?

Los mamuts lanudos comenzaron a extinguirse hace unos 10.000 años, poco después de que los paleontólogos creyeran que los humanos capaces de cazarlos comenzaron a colonizar América del Norte y el norte de Eurasia (Figura 19.2.4). Una población de mamuts sobrevivió en la isla de Wrangel, en el mar de Siberia Oriental, y estuvo aislada del contacto humano hasta tan recientemente como 1700 a. C. Sabemos mucho sobre estos animales por los cadáveres que se encuentran congelados en el hielo de Siberia y otras regiones del norte.

Se piensa comúnmente que el cambio climático y la caza humana llevaron a su extinción. Un estudio de 2008 estimó que el cambio climático redujo el rango del mamut de 3,000,000 millas cuadradas hace 42,000 años a 310,000 millas cuadradas hace 6,000 años.2 A través de la evidencia arqueológica de los sitios de matanza, también está bien documentado que los humanos cazaban a estos animales. Un estudio de 2012 concluyó que ningún factor fue el único responsable de la extinción de estas magníficas criaturas.3 Además del cambio climático y la reducción del hábitat, los científicos demostraron que otro factor importante en la extinción del mamut fue la migración de cazadores humanos a través del Estrecho de Bering hacia América del Norte durante la última edad de hielo hace 20.000 años.

El mantenimiento de poblaciones estables fue y es muy complejo, con muchos factores que interactúan determinando el resultado. Es importante recordar que los humanos también somos parte de la naturaleza. Una vez contribuimos al declive de una especie utilizando únicamente tecnología de caza primitiva.

Modelos de población basados ​​en la demografía

Los ecologistas de poblaciones han planteado la hipótesis de que los conjuntos de características pueden evolucionar en especies que conducen a adaptaciones particulares a sus entornos. Estas adaptaciones afectan el tipo de crecimiento de la población que experimenta su especie. Las características del ciclo de vida, como las tasas de natalidad, la edad de la primera reproducción, el número de descendientes e incluso las tasas de mortalidad, evolucionan al igual que la anatomía o el comportamiento, lo que lleva a adaptaciones que afectan el crecimiento de la población. Los ecologistas de poblaciones han descrito un continuo de "estrategias" de historia de vida con K-especies seleccionadas en un extremo y r-especies seleccionadas en el otro. KLas especies seleccionadas se adaptan a entornos estables y predecibles. Poblaciones de KLas especies seleccionadas tienden a existir cerca de su capacidad de carga. Estas especies tienden a tener descendencia más grande, pero menor, y aportan grandes cantidades de recursos a cada descendencia. Los elefantes serían un ejemplo de K-especies seleccionadas. r-Las especies seleccionadas se adaptan a entornos inestables e impredecibles. Tienen una gran cantidad de crías pequeñas. Animales que son r-seleccionados no proporcionan muchos recursos o cuidado parental a la descendencia, y la descendencia es relativamente autosuficiente al nacer. Ejemplos de r-Las especies seleccionadas son invertebrados marinos como las medusas y plantas como el diente de león. Las dos estrategias extremas se encuentran en dos extremos de un continuo en el que existirán historias de vida de especies reales. Además, las estrategias de historia de vida no necesitan evolucionar como conjuntos, pero pueden evolucionar independientemente unas de otras, por lo que cada especie puede tener algunas características que tienden hacia un extremo u otro.

Resumen de la sección

Las poblaciones con recursos ilimitados crecen exponencialmente, con una tasa de crecimiento acelerada. Cuando los recursos se vuelven limitantes, las poblaciones siguen una curva de crecimiento logístico en la que el tamaño de la población se nivelará en la capacidad de carga.

Las poblaciones están reguladas por una variedad de factores dependientes e independientes de la densidad. Las características del ciclo de vida, como la edad de la primera reproducción o el número de descendientes, son características que evolucionan en las poblaciones del mismo modo que la anatomía o el comportamiento pueden evolucionar con el tiempo. El modelo de r- y K-La selección sugiere que los personajes, y posiblemente los conjuntos de personajes, pueden evolucionar adaptaciones a la estabilidad de la población cerca de la capacidad de carga (K-selección) o el rápido crecimiento y colapso de la población (r-selección). Las especies exhibirán adaptaciones en algún lugar de un continuo entre estos dos extremos.

Ejercicio de arte

Figura 19.2.2 Si la principal fuente de alimento de las focas disminuye debido a la contaminación o la sobrepesca, ¿cuál de las siguientes situaciones es probable que ocurra?

  1. La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.
  2. La capacidad de carga de las focas disminuiría, pero la población de focas seguiría siendo la misma.
  3. El número de muertes de focas aumentaría, pero el número de nacimientos también aumentaría, por lo que el tamaño de la población seguiría siendo el mismo.
  4. La capacidad de carga de las focas seguiría siendo la misma, pero la población de focas disminuiría.

R: La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.

Opción multiple

Las especies con recursos limitados suelen presentar una curva de crecimiento (n) ________.

A. logístico
B. lógico
C. experimental
D. exponencial

A

La característica de tasa de crecimiento máxima de una especie se llama ________.

Un limite
B. capacidad de carga
C. potencial biótico
D. patrón de crecimiento exponencial

C

El tamaño de la población de una especie capaz de ser sustentada por el medio ambiente se llama ________.

A. patrón de crecimiento logístico

B

Las especies que tienen muchas crías al mismo tiempo suelen ser:

A. r-seleccionado
B. K-seleccionado
C. ambos r- y K-seleccionado
D. no seleccionado

A

Un incendio forestal es un ejemplo de regulación ________.

A. dependiente de la densidad
B. independiente de la densidad
C. r-seleccionado
D. K-seleccionado

B

Respuesta libre

Describe el crecimiento en varias partes de la curva en forma de S de crecimiento logístico.

En la primera parte de la curva, cuando hay pocos individuos de la especie y abundan los recursos, el crecimiento es exponencial, similar a una curva en forma de J. Más tarde, el crecimiento se ralentiza debido a que la especie consume recursos.Finalmente, la población se estabiliza en la capacidad de carga del medio ambiente y es relativamente estable en el tiempo.

Dé un ejemplo de cómo pueden interactuar los factores dependientes e independientes de la densidad.

Si un desastre natural como un incendio ocurriera en el invierno, cuando la población es baja, tendría un mayor efecto sobre la población en general y su recuperación que si el mismo desastre ocurriera durante el verano, cuando los niveles de población son altos.

Notas al pie

  1. 1 David Choquenot, "Crecimiento dependiente de la densidad, condición corporal y demografía en burros salvajes: prueba de la hipótesis de la comida", Ecología 72, no. 3 (Junio ​​de 1991): 805–813.
  2. 2 David Nogués-Bravo et al., “Cambio climático, humanos y extinción del mamut lanudo”. PLoS Biol 6 (abril de 2008): e79, doi: 10.1371 / journal.pbio.0060079.
  3. 3 G.M. MacDonald et al., "Patrón de extinción del mamut lanudo en Beringia". Comunicaciones de la naturaleza 3, no. 893 (junio de 2012), doi: 10.1038 / ncomms1881.

Glosario

tasa de natalidad
el número de nacimientos dentro de una población en un momento específico en el tiempo
capacidad de carga
el número máximo de individuos de una población que pueden ser sostenidos por los recursos limitados de un hábitat
índice de mortalidad
el número de muertes dentro de una población en un momento específico en el tiempo
regulación dependiente de la densidad
la regulación de la población en la que las tasas de natalidad y mortalidad dependen del tamaño de la población
regulación independiente de la densidad
la regulación de la población en la que la tasa de mortalidad es independiente del tamaño de la población
crecimiento exponencial
un patrón de crecimiento acelerado visto en poblaciones donde los recursos no son limitantes
competencia intraespecífica
la competencia entre miembros de la misma especie
Curva de crecimiento en forma de J
la forma de una curva de crecimiento exponencial
K-especies seleccionadas
una especie adaptada a ambientes estables que producen pocas crías relativamente grandes y brindan cuidado parental
crecimiento logístico
la nivelación del crecimiento exponencial debido a la limitación de recursos
r-especies seleccionadas
una especie adaptada a entornos cambiantes que producen muchas crías y brindan poco o ningún cuidado parental
Curva de crecimiento en forma de S
la forma de una curva de crecimiento logístico

Crecimiento de la población

Los dos modelos más simples de crecimiento de la población utilizan ecuaciones deterministas (ecuaciones que no tienen en cuenta los eventos aleatorios) para describir la tasa de cambio en el tamaño de una población a lo largo del tiempo. El primero de estos modelos, crecimiento exponencial, describe poblaciones que aumentan en número sin ningún límite a su crecimiento. El segundo modelo, crecimiento logístico, introduce límites al crecimiento reproductivo que se vuelven más intensos a medida que aumenta el tamaño de la población. Ninguno de los modelos describe adecuadamente las poblaciones naturales, pero proporcionan puntos de comparación.


Crecimiento logístico

El crecimiento exponencial extendido es posible solo cuando hay infinitos recursos naturales disponibles, este no es el caso en el mundo real. Charles Darwin reconoció este hecho en su descripción de la "lucha por la existencia", que establece que los individuos competirán, con miembros de su propia especie o de otras especies, por recursos limitados. Los exitosos tienen más probabilidades de sobrevivir y transmitir los rasgos que los hicieron exitosos a la siguiente generación a un ritmo mayor (selección natural). Para modelar la realidad de los recursos limitados, los ecologistas de población desarrollaron el modelo de crecimiento logístico.

Capacidad de carga y modelo logístico

Figura 1. Cuando los recursos son ilimitados, las poblaciones exhiben (a) un crecimiento exponencial, que se muestra en una curva en forma de J. Cuando los recursos son limitados, las poblaciones muestran (b) crecimiento logístico. En el crecimiento logístico, la expansión de la población disminuye a medida que los recursos escasean y se estabiliza cuando se alcanza la capacidad de carga del medio ambiente. La curva de crecimiento logístico tiene forma de S.

En el mundo real, con sus recursos limitados, el crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente. El crecimiento exponencial puede ocurrir en entornos donde hay pocos individuos y abundantes recursos, pero cuando el número de individuos aumenta lo suficiente, los recursos se agotarán y la tasa de crecimiento se ralentizará. Eventualmente, la tasa de crecimiento se estabilizará o se estabilizará (Figura 1). Este tamaño de población, que está determinado por el tamaño máximo de población que puede sostener un entorno en particular, se denomina capacidad de carga, simbolizado como K. En las poblaciones reales, una población en crecimiento a menudo sobrepasa su capacidad de carga y la tasa de mortalidad aumenta más allá de la tasa de natalidad, lo que hace que el tamaño de la población disminuya de nuevo a la capacidad de carga o por debajo de ella. La mayoría de las poblaciones suelen fluctuar en torno a la capacidad de carga de forma ondulada en lugar de existir en ella.

Un gráfico de crecimiento logístico produce la curva en forma de S (Figura 1). Es un modelo de crecimiento demográfico más realista que el crecimiento exponencial. Hay tres secciones diferentes en una curva en forma de S. Inicialmente, el crecimiento es exponencial porque hay pocas personas y muchos recursos disponibles. Luego, a medida que los recursos comienzan a limitarse, la tasa de crecimiento disminuye. Finalmente, la tasa de crecimiento se estabiliza en la capacidad de carga del medio ambiente, con pocos cambios en el número de población a lo largo del tiempo.

Ejemplos de crecimiento logístico

Figura 2. (a) La levadura cultivada en condiciones ideales en un tubo de ensayo muestra una curva de crecimiento logístico clásica en forma de S, mientras que (b) una población natural de focas muestra una fluctuación del mundo real. La levadura se visualiza usando micrografía de luz de contraste de interferencia diferencial. (crédito a: datos de barra de escala de Matt Russell)

Regulación y dinámica de la población

El modelo logístico de crecimiento de la población, si bien es válido en muchas poblaciones naturales y es un modelo útil, es una simplificación de la dinámica de la población del mundo real. Implícito en el modelo es que la capacidad de carga del medio ambiente no cambia, lo que no es el caso. La capacidad de carga varía anualmente. Por ejemplo, algunos veranos son calurosos y secos mientras que otros son fríos y húmedos en muchas áreas, la capacidad de carga durante el invierno es mucho menor que durante el verano. Además, los eventos naturales como terremotos, volcanes e incendios pueden alterar un medio ambiente y, por lo tanto, su capacidad de carga. Además, las poblaciones no suelen existir de forma aislada. Comparten el medio ambiente con otras especies, compitiendo con ellas por los mismos recursos (competencia interespecífica). Estos factores también son importantes para comprender cómo crecerá una población específica.

¿Por qué se extinguió el mamut lanudo?

Figura 3. Las tres imágenes incluyen: (a) mural de 1916 de una manada de mamuts del Museo Americano de Historia Natural, (b) el único mamut disecado del mundo está en el Museo de Zoología ubicado en San Petersburgo, Rusia, y (c) un mamut bebé de un mes, llamado Lyuba, descubierto en Siberia en 2007. (crédito a: modificación del trabajo de Charles R. Knight crédito b: modificación del trabajo de “Tanapon” / crédito de Flickr c: modificación de trabajo de Matt Howry)

La mayoría de las poblaciones de mamuts lanudos se extinguieron hace unos 10.000 años, poco después de que los paleontólogos creyeran que los humanos comenzaron a colonizar América del Norte y el norte de Eurasia (Figura 3). Una población de mamuts sobrevivió en la isla de Wrangel, en el mar de Siberia Oriental, y estuvo aislada del contacto humano hasta tan recientemente como 1700 a. C. Sabemos mucho sobre estos animales por los cadáveres que se encuentran congelados en el hielo de Siberia y otras regiones del norte.

Se piensa comúnmente que el cambio climático y la caza humana llevaron a su extinción. Un estudio de 2008 estimó que el cambio climático redujo el rango del mamut de 3,000,000 millas cuadradas hace 42,000 años a 310,000 millas cuadradas hace 6,000 años. 2 A través de evidencia arqueológica de sitios de matanza, también está bien documentado que los humanos cazaron estos animales. Un estudio de 2012 concluyó que ningún factor fue el único responsable de la extinción de estas magníficas criaturas. 3 Además del cambio climático y la reducción del hábitat, los científicos demostraron que otro factor importante en la extinción del mamut fue la migración de cazadores humanos a través del Estrecho de Bering hacia América del Norte durante la última edad de hielo hace 20.000 años.

El mantenimiento de poblaciones estables fue y es muy complejo, con muchos factores que interactúan determinando el resultado. Es importante recordar que los humanos también somos parte de la naturaleza. Una vez contribuimos al declive de una especie utilizando únicamente tecnología de caza primitiva.


Efectos del tamaño de la población

Durante largos períodos de tiempo, la variación genética se mantiene más fácilmente en poblaciones grandes que en poblaciones pequeñas. A través de los efectos de la deriva genética aleatoria, un rasgo genético se puede perder de una población pequeña con relativa rapidez (ver biosfera: Procesos de evolución). Por ejemplo, muchas poblaciones tienen dos o más formas de un gen, que se denominan alelos. Dependiendo del alelo que haya heredado un individuo, se producirá un determinado fenotipo. Si las poblaciones permanecen pequeñas durante muchas generaciones, pueden perder todas las formas de cada gen menos una por casualidad.

Esta pérdida de alelos se debe a un error de muestreo. A medida que los individuos se aparean, intercambian genes. Imagine que inicialmente la mitad de la población tiene una forma de un gen en particular y la otra mitad de la población tiene otra forma del gen. Por casualidad, en una población pequeña, el intercambio de genes podría resultar en que todos los individuos de la próxima generación tuvieran el mismo alelo. La única forma de que esta población vuelva a contener una variación de este gen es mediante la mutación del gen o la inmigración de individuos de otra población (ver evolución: variación genética en poblaciones).

Minimizar la pérdida de variación genética en poblaciones pequeñas es uno de los principales problemas que enfrentan los biólogos de la conservación. Los entornos cambian constantemente y la selección natural clasifica continuamente la variación genética que se encuentra dentro de cada población, lo que favorece a los individuos con fenotipos más adecuados para el entorno actual. La selección natural, por lo tanto, trabaja continuamente para reducir la variación genética dentro de las poblaciones, pero las poblaciones corren el riesgo de extinción sin la variación genética que permite que las poblaciones respondan evolutivamente a cambios en el entorno físico, enfermedades, depredadores y competidores.


Los dos modelos más simples de crecimiento de la población utilizan ecuaciones deterministas (ecuaciones que no tienen en cuenta los eventos aleatorios) para describir la tasa de cambio en el tamaño de una población a lo largo del tiempo. El primero de estos modelos, el crecimiento exponencial, describe poblaciones teóricas que aumentan en número sin ningún límite a su crecimiento. El segundo modelo, el crecimiento logístico, introduce límites al crecimiento reproductivo que se vuelven más intensos a medida que aumenta el tamaño de la población. Ninguno de los modelos describe adecuadamente las poblaciones naturales, pero proporcionan puntos de comparación.

Charles Darwin, al desarrollar su teoría de la selección natural, fue influenciado por el clérigo inglés Thomas Malthus. Malthus publicó su libro en 1798 afirmando que las poblaciones con abundantes recursos naturales crecen muy rápidamente, sin embargo, limitan un mayor crecimiento al agotar sus recursos. El patrón inicial de aceleración del tamaño de la población se llama crecimiento exponencial.

El mejor ejemplo de crecimiento exponencial en organismos se ve en las bacterias. Las bacterias son procariotas que se reproducen en gran parte por fisión binaria. Esta división toma alrededor de una hora para muchas especies bacterianas. Si se colocan 1000 bacterias en un matraz grande con un suministro abundante de nutrientes (para que los nutrientes no se agoten rápidamente), la cantidad de bacterias se habrá duplicado de 1000 a 2000 después de solo una hora. En otra hora, cada una de las 2000 bacterias se dividirá y producirá 4000 bacterias. Después de la tercera hora, debe haber 8000 bacterias en el matraz. El concepto importante de crecimiento exponencial es que la tasa de crecimiento y el número de organismos agregados en cada generación reproductiva está aumentando, es decir, el tamaño de la población está aumentando a un ritmo cada vez mayor. Después de 24 de estos ciclos, la población habría aumentado de 1000 a más de 16 mil millones de bacterias. Cuando el tamaño de la población, norte , se traza a lo largo del tiempo, se produce una curva de crecimiento en forma de J ([enlace] a ).

El ejemplo de las bacterias en un matraz no es realmente representativo del mundo real, donde los recursos suelen ser limitados. Sin embargo, cuando una especie se introduce en un nuevo hábitat que considera adecuado, puede mostrar un crecimiento exponencial durante un tiempo. En el caso de las bacterias en el matraz, algunas bacterias morirán durante el experimento y, por lo tanto, no se reproducirán, por lo que la tasa de crecimiento se reduce desde una tasa máxima en la que no hay mortalidad. La tasa de crecimiento de una población se determina en gran medida restando la tasa de mortalidad, D , (número de organismos que mueren durante un intervalo) de la tasa de natalidad, B , (número de organismos que nacen durante un intervalo). La tasa de crecimiento se puede expresar en una ecuación simple que combina las tasas de natalidad y mortalidad en un solo factor: r . Esto se muestra en la siguiente fórmula:


243 Dinámica y regulación de la población

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Dar ejemplos de cómo puede cambiar la capacidad de carga de un hábitat.
  • Compare y contraste la regulación del crecimiento dependiente de la densidad y la regulación del crecimiento independiente de la densidad, dando ejemplos
  • Dar ejemplos de crecimiento exponencial y logístico en poblaciones de animales salvajes.
  • Describir cómo la selección natural y la adaptación ambiental conducen a la evolución de patrones particulares de historia de vida.

El modelo logístico de crecimiento de la población, si bien es válido en muchas poblaciones naturales y es un modelo útil, es una simplificación de la dinámica de la población del mundo real. Implícito en el modelo es que la capacidad de carga del medio ambiente no cambia, lo que no es el caso. La capacidad de carga varía anualmente: por ejemplo, algunos veranos son calurosos y secos, mientras que otros son fríos y húmedos. En muchas áreas, la capacidad de carga durante el invierno es mucho menor que durante el verano. Además, los eventos naturales como terremotos, volcanes e incendios pueden alterar un medio ambiente y, por lo tanto, su capacidad de carga. Además, las poblaciones no suelen existir de forma aislada. Participan en una competencia interespecífica: es decir, comparten el medio ambiente con otras especies que compiten por los mismos recursos. Estos factores también son importantes para comprender cómo crecerá una población específica.

La naturaleza regula el crecimiento de la población de diversas formas. Estos se agrupan en factores dependientes de la densidad, en los que la densidad de la población en un momento dado afecta la tasa de crecimiento y la mortalidad, y factores independientes de la densidad, que influyen en la mortalidad de una población independientemente de la densidad de población. Tenga en cuenta que en el primero, el efecto del factor sobre la población depende de la densidad de la población al inicio. Los biólogos de la conservación quieren comprender ambos tipos porque esto les ayuda a administrar las poblaciones y prevenir la extinción o la superpoblación.

Regulación dependiente de la densidad

La mayoría de los factores dependientes de la densidad son de naturaleza biológica (bióticos) e incluyen depredación, competencia inter e intraespecífica, acumulación de desechos y enfermedades como las causadas por parásitos. Por lo general, cuanto más densa es una población, mayor es su tasa de mortalidad. Por ejemplo, durante la competencia intra e interespecífica, las tasas de reproducción de los individuos suelen ser más bajas, lo que reduce la tasa de crecimiento de su población. Además, la baja densidad de presas aumenta la mortalidad de su depredador porque tiene más dificultades para localizar su fuente de alimento.

En la (Figura) se muestra un ejemplo de regulación dependiente de la densidad con los resultados de un estudio que se centró en la lombriz intestinal gigante (lombriz intestinal), un parásito de humanos y otros mamíferos. 1 Las poblaciones más densas del parásito mostraron menor fecundidad: contenían menos huevos. Una posible explicación para esto es que las hembras serían más pequeñas en poblaciones más densas (debido a los recursos limitados) y que las hembras más pequeñas tendrían menos huevos. Esta hipótesis fue probada y refutada en un estudio de 2009 que mostró que el peso femenino no tenía influencia. 2 La causa real de la dependencia de la densidad de la fecundidad en este organismo aún no está clara y se espera una mayor investigación.


Regulación independiente de la densidad e interacción con factores dependientes de la densidad

Muchos factores, típicamente de naturaleza física o química (abiótica), influyen en la mortalidad de una población independientemente de su densidad, incluidos el clima, los desastres naturales y la contaminación. Un ciervo individual puede morir en un incendio forestal sin importar cuántos ciervos haya en esa área. Sus posibilidades de supervivencia son las mismas tanto si la densidad de población es alta como baja. Lo mismo ocurre con el clima frío del invierno.

En situaciones de la vida real, la regulación de la población es muy complicada y pueden interactuar factores independientes y dependientes de la densidad. Una población densa que se reduce de una manera independiente de la densidad por algún factor ambiental podrá recuperarse de manera diferente a una población dispersa. Por ejemplo, una población de ciervos afectada por un duro invierno se recuperará más rápido si quedan más ciervos para reproducirse.

¿Por qué se extinguió el mamut lanudo?


Es fácil perderse en la discusión sobre por qué los dinosaurios se extinguieron hace 65 millones de años. ¿Fue debido a un meteorito que chocó contra la Tierra cerca de la costa del México actual, o fue debido a algún ciclo meteorológico a largo plazo que aún no se comprende? Los científicos exploran continuamente estas y otras teorías.

Los mamuts lanudos comenzaron a extinguirse mucho más recientemente, cuando compartieron la Tierra con humanos que no eran diferentes anatómicamente a los humanos de hoy ((Figura)). Los mamuts sobrevivieron en poblaciones de islas aisladas tan recientemente como 1700 a. C. Sabemos mucho sobre estos animales por los cadáveres que se encuentran congelados en el hielo de Siberia y otras regiones del norte. Los científicos han secuenciado al menos el 50 por ciento de su genoma y creen que los mamuts son entre un 98 y un 99 por ciento idénticos a los elefantes modernos.

Se piensa comúnmente que el cambio climático y la caza humana llevaron a su extinción. Un estudio de 2008 estimó que el cambio climático redujo el rango del mamut de 3,000,000 millas cuadradas hace 42,000 años a 310,000 millas cuadradas hace 6,000 años. 4 También está bien documentado que los humanos cazaban a estos animales. Un estudio de 2012 mostró que ningún factor fue el único responsable de la extinción de estas magníficas criaturas. 5 Además de la caza humana, el cambio climático y la reducción del hábitat, estos científicos demostraron que otro factor importante en la extinción del mamut fue la migración de humanos a través del Estrecho de Bering hacia América del Norte durante la última glaciación hace 20.000 años.

El mantenimiento de poblaciones estables fue y es muy complejo, con muchos factores que interactúan determinando el resultado. Es importante recordar que los humanos también somos parte de la naturaleza.Una vez contribuimos al declive de una especie utilizando solo tecnología de caza primitiva.

Historias de vida de K-seleccionado y r-especies seleccionadas

Si bien las estrategias reproductivas juegan un papel clave en las historias de vida, no tienen en cuenta factores importantes como los recursos limitados y la competencia. La regulación del crecimiento de la población por estos factores puede utilizarse para introducir un concepto clásico en biología de poblaciones, el de K-seleccionado versus r-especies seleccionadas.

El concepto se relaciona con las estrategias reproductivas, el hábitat y el comportamiento de una especie, especialmente en la forma en que obtienen recursos y cuidan a sus crías. También incluye factores de duración y supervivencia. Los biólogos de poblaciones han agrupado las especies en dos grandes categorías:K-seleccionado y r-seleccionado, aunque las categorías son en realidad dos extremos de un continuo.

K-especies seleccionadas son especies seleccionadas por ambientes estables y predecibles. Poblaciones de K-especies seleccionadas tienden a existir cerca de su capacidad de carga (de ahí el término K-seleccionado) donde la competencia intraespecífica es alta. Estas especies tienen pocas crías grandes, un período de gestación prolongado y, a menudo, brindan cuidados a largo plazo a sus crías ((Figura)). Aunque son más grandes al nacer, las crías son relativamente indefensas e inmaduras al nacer. Para cuando llegan a la edad adulta, deben desarrollar habilidades para competir por los recursos naturales. En las plantas, los científicos piensan en el cuidado parental de manera más amplia: cuánto tiempo tarda la fruta en desarrollarse o cuánto tiempo permanece en la planta son factores determinantes en el tiempo hasta el próximo evento reproductivo. Ejemplos de K-las especies seleccionadas son primates (incluidos los humanos), elefantes y plantas como los robles ((Figura)a).

Los robles crecen muy lentamente y tardan, en promedio, 20 años en producir sus primeras semillas, conocidas como bellotas. Un árbol individual puede producir hasta 50.000 bellotas, pero la tasa de germinación es baja, ya que muchas de ellas se pudren o son devoradas por animales como las ardillas. En algunos años, los robles pueden producir una cantidad excepcionalmente grande de bellotas, y estos años pueden tener un ciclo de dos o tres años dependiendo de la especie de roble (r-selección).

A medida que los robles crecen hasta alcanzar un gran tamaño y durante muchos años antes de que comiencen a producir bellotas, dedican un gran porcentaje de su presupuesto energético al crecimiento y mantenimiento. La altura y el tamaño del árbol le permiten dominar a otras plantas en la competencia por la luz solar, la principal fuente de energía del roble. Además, cuando se reproduce, el roble produce semillas grandes y ricas en energía que utilizan su reserva de energía para establecerse rápidamente (K-selección).

A diferencia de, r-especies seleccionadas tienen una gran cantidad de crías pequeñas (de ahí su r designación ((Figura))). Esta estrategia se emplea a menudo en entornos cambiantes o impredecibles. Animales que son r-seleccionados no brindan cuidados parentales a largo plazo y la descendencia es relativamente madura y autosuficiente al nacer. Ejemplos de r-las especies seleccionadas son invertebrados marinos, como medusas, y plantas, como el diente de león ((Figura)B). Los dientes de león tienen semillas pequeñas que se dispersan por el viento a largas distancias. Se producen muchas semillas simultáneamente para garantizar que al menos algunas de ellas lleguen a un entorno hospitalario. Las semillas que aterrizan en ambientes inhóspitos tienen pocas posibilidades de sobrevivir ya que sus semillas tienen un bajo contenido energético. Tenga en cuenta que la supervivencia no es necesariamente una función de la energía almacenada en la propia semilla.

Características de K-seleccionado y r-especies seleccionadas
Características de K-especies seleccionadas Características de r-especies seleccionadas
Madura tarde Maduro temprano
Mayor longevidad Menor longevidad
Mayor cuidado de los padres Disminución del cuidado de los padres
Aumento de la competencia Competencia disminuida
Menos descendencia Más descendencia
Descendencia más grande Descendencia más pequeña


Teorías modernas de la historia de la vida

En la segunda mitad del siglo XX, el concepto de especies seleccionadas por K y r se utilizó de manera extensa y exitosa para estudiar poblaciones. los r& # 8211 y KLa teoría de la selección, aunque aceptada durante décadas y utilizada para muchas investigaciones innovadoras, ahora ha sido reconsiderada y muchos biólogos de poblaciones la han abandonado o modificado. A lo largo de los años, varios estudios intentaron confirmar la teoría, pero estos intentos han fracasado en gran medida. Se identificaron muchas especies que no siguieron las predicciones de la teoría. Además, la teoría ignoró la mortalidad específica por edad de las poblaciones que los científicos ahora saben que es muy importante. Se han desarrollado nuevos modelos demográficos de evolución de la historia de vida que incorporan muchos conceptos ecológicos incluidos en r& # 8211 y K-teoría de la selección, así como la estructura por edades de la población y los factores de mortalidad.

Resumen de la sección

Las poblaciones están reguladas por una variedad de factores dependientes e independientes de la densidad. Las especies se dividen en dos categorías basadas en una variedad de características de sus patrones de historia de vida: r-especies seleccionadas, que tienen un gran número de descendientes, y K-especies seleccionadas, que tienen poca descendencia. los r& # 8211 y KLa teoría de la selección ha caído en desuso, sin embargo, muchas de sus características clave todavía se utilizan en modelos de dinámica de población más nuevos y basados ​​en la demografía.


Regulación y crecimiento de la población

Los ecologistas de poblaciones utilizan una variedad de métodos para modelar la dinámica de la población. Un modelo preciso debería poder describir los cambios que ocurren en una población y predecir cambios futuros.

Crecimiento de la población

Los dos modelos más simples de crecimiento de la población utilizan ecuaciones deterministas (ecuaciones que no tienen en cuenta los eventos aleatorios) para describir la tasa de cambio en el tamaño de una población a lo largo del tiempo. El primero de estos modelos, el crecimiento exponencial, describe poblaciones teóricas que aumentan en número sin ningún límite a su crecimiento. El segundo modelo, el crecimiento logístico, introduce límites al crecimiento reproductivo que se vuelven más intensos a medida que aumenta el tamaño de la población. Ninguno de los modelos describe adecuadamente las poblaciones naturales, pero proporcionan puntos de comparación.

Crecimiento exponencial

Charles Darwin, al desarrollar su teoría de la selección natural, fue influenciado por el clérigo inglés Thomas Malthus. Malthus publicó su libro en 1798 afirmando que las poblaciones con abundantes recursos naturales crecen muy rápidamente, sin embargo, limitan un mayor crecimiento al agotar sus recursos. El patrón inicial de aceleración del tamaño de la población se llama crecimiento exponencial.

El mejor ejemplo de crecimiento exponencial en organismos se ve en las bacterias. Las bacterias son procariotas que se reproducen en gran parte por fisión binaria. Esta división toma alrededor de una hora para muchas especies bacterianas. Si se colocan 1000 bacterias en un matraz grande con un suministro abundante de nutrientes (para que los nutrientes no se agoten rápidamente), la cantidad de bacterias se habrá duplicado de 1000 a 2000 después de solo una hora. En otra hora, cada una de las 2000 bacterias se dividirá y producirá 4000 bacterias. Después de la tercera hora, debe haber 8000 bacterias en el matraz. El concepto importante de crecimiento exponencial es que la tasa de crecimiento —el número de organismos agregados en cada generación reproductiva— está aumentando en sí misma, es decir, el tamaño de la población está aumentando a una tasa cada vez mayor. Después de 24 de estos ciclos, la población habría aumentado de 1000 a más de 16 mil millones de bacterias. Cuando el tamaño de la población, norte, se traza a lo largo del tiempo, un Curva de crecimiento en forma de J se produce ([enlace]a).

El ejemplo de las bacterias en un matraz no es realmente representativo del mundo real, donde los recursos suelen ser limitados. Sin embargo, cuando una especie se introduce en un nuevo hábitat que considera adecuado, puede mostrar un crecimiento exponencial durante un tiempo. En el caso de las bacterias en el matraz, algunas bacterias morirán durante el experimento y, por lo tanto, no se reproducirán, por lo que la tasa de crecimiento se reduce desde una tasa máxima en la que no hay mortalidad. La tasa de crecimiento de una población se determina en gran medida restando el índice de mortalidad, D, (número de organismos que mueren durante un intervalo) del tasa de natalidad, B, (número de organismos que nacen durante un intervalo). La tasa de crecimiento se puede expresar en una ecuación simple que combina las tasas de natalidad y mortalidad en un solo factor: r. Esto se muestra en la siguiente fórmula:

El valor de r puede ser positivo, lo que significa que la población está aumentando en tamaño (la tasa de cambio es positiva) o negativo, lo que significa que la población está disminuyendo en tamaño o cero, en cuyo caso el tamaño de la población no cambia, una condición conocida como crecimiento poblacional cero.

Crecimiento logístico

El crecimiento exponencial extendido es posible solo cuando hay infinitos recursos naturales disponibles, este no es el caso en el mundo real. Charles Darwin reconoció este hecho en su descripción de la "lucha por la existencia", que establece que los individuos competirán (con miembros de su propia especie o de otras especies) por recursos limitados. Los exitosos tienen más probabilidades de sobrevivir y transmitir los rasgos que los hicieron exitosos a la siguiente generación a un ritmo mayor (selección natural). Para modelar la realidad de los recursos limitados, los ecologistas de poblaciones desarrollaron crecimiento logístico modelo.

Capacidad de carga y modelo logístico

En el mundo real, con sus recursos limitados, el crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente. El crecimiento exponencial puede ocurrir en entornos donde hay pocos individuos y abundantes recursos, pero cuando el número de individuos aumenta lo suficiente, los recursos se agotarán y la tasa de crecimiento se ralentizará. Con el tiempo, la tasa de crecimiento se estabilizará o se estabilizará ([enlace]B). Este tamaño de población, que está determinado por el tamaño máximo de población que puede sostener un entorno en particular, se denomina capacidad de carga, o K. En poblaciones reales, una población en crecimiento a menudo sobrepasa su capacidad de carga, y la tasa de mortalidad aumenta más allá de la tasa de natalidad, lo que hace que el tamaño de la población disminuya a la capacidad de carga o por debajo de ella. La mayoría de las poblaciones suelen fluctuar en torno a la capacidad de carga de forma ondulada en lugar de existir en ella.

La fórmula utilizada para calcular el crecimiento logístico agrega la capacidad de carga como fuerza moderadora en la tasa de crecimiento. La expresion "Knorte"Es igual a la cantidad de individuos que se pueden agregar a una población en un momento dado, y"Knorte" dividido por "K”Es la fracción de la capacidad de carga disponible para un mayor crecimiento. Así, el modelo de crecimiento exponencial está restringido por este factor para generar la ecuación de crecimiento logístico:

Note que cuando norte es casi cero la cantidad entre paréntesis es casi igual a 1 (o K/K) y el crecimiento es cercano al exponencial. Cuando el tamaño de la población es igual a la capacidad de carga, o norte = K, la cantidad entre paréntesis es igual a cero y el crecimiento es igual a cero. Un gráfico de esta ecuación (crecimiento logístico) produce el Curva en forma de S ([Enlace]B). Es un modelo de crecimiento demográfico más realista que el crecimiento exponencial. Hay tres secciones diferentes en una curva en forma de S. Inicialmente, el crecimiento es exponencial porque hay pocas personas y muchos recursos disponibles. Luego, a medida que los recursos comienzan a limitarse, la tasa de crecimiento disminuye. Finalmente, la tasa de crecimiento se estabiliza en la capacidad de carga del medio ambiente, con pocos cambios en el número de población a lo largo del tiempo.

Papel de la competencia intraespecífica

El modelo logístico asume que todos los individuos dentro de una población tendrán el mismo acceso a los recursos y, por lo tanto, las mismas posibilidades de supervivencia. Para las plantas, la cantidad de agua, luz solar, nutrientes y espacio para crecer son los recursos importantes, mientras que en los animales, los recursos importantes incluyen comida, agua, refugio, espacio para anidar y parejas.

En el mundo real, la variación fenotípica entre los individuos dentro de una población significa que algunos individuos se adaptarán mejor a su entorno que otros. La competencia resultante por los recursos entre los miembros de la población de la misma especie se denomina competencia intraespecífica. La competencia intraespecífica puede no afectar a las poblaciones que están muy por debajo de su capacidad de carga, ya que los recursos son abundantes y todos los individuos pueden obtener lo que necesitan. Sin embargo, a medida que aumenta el tamaño de la población, esta competencia se intensifica. Además, la acumulación de productos de desecho puede reducir la capacidad de carga en un ambiente.

Ejemplos de crecimiento logístico

La levadura, un hongo microscópico que se usa para hacer pan y bebidas alcohólicas, exhibe la clásica curva en forma de S cuando se cultiva en un tubo de ensayo ([link]a). Su crecimiento se estabiliza a medida que la población agota los nutrientes necesarios para su crecimiento. En el mundo real, sin embargo, existen variaciones en esta curva idealizada. Los ejemplos en poblaciones silvestres incluyen ovejas y focas comunes ([link]B). En ambos ejemplos, el tamaño de la población excede la capacidad de carga durante cortos períodos de tiempo y luego cae por debajo de la capacidad de carga. Esta fluctuación en el tamaño de la población continúa ocurriendo a medida que la población oscila alrededor de su capacidad de carga. Aún así, incluso con esta oscilación, el modelo logístico se confirma.

Si la principal fuente de alimento de las focas disminuye debido a la contaminación o la sobrepesca, ¿cuál de las siguientes situaciones es probable que ocurra?

  1. La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.
  2. La capacidad de carga de las focas disminuiría, pero la población de focas seguiría siendo la misma.
  3. El número de muertes de focas aumentaría, pero el número de nacimientos también aumentaría, por lo que el tamaño de la población seguiría siendo el mismo.
  4. La capacidad de carga de las focas seguiría siendo la misma, pero la población de focas disminuiría.

Regulación y dinámica de la población

El modelo logístico de crecimiento de la población, si bien es válido en muchas poblaciones naturales y es un modelo útil, es una simplificación de la dinámica de la población del mundo real. Implícito en el modelo es que la capacidad de carga del medio ambiente no cambia, lo que no es el caso. La capacidad de carga varía anualmente. Por ejemplo, algunos veranos son calurosos y secos mientras que otros son fríos y húmedos en muchas áreas, la capacidad de carga durante el invierno es mucho menor que durante el verano. Además, los eventos naturales como terremotos, volcanes e incendios pueden alterar un medio ambiente y, por lo tanto, su capacidad de carga. Además, las poblaciones no suelen existir de forma aislada. Comparten el medio ambiente con otras especies, compitiendo con ellas por los mismos recursos (competencia interespecífica). Estos factores también son importantes para comprender cómo crecerá una población específica.

El crecimiento de la población se regula de diversas formas. Estos se agrupan en dependiente de la densidad factores en los que la densidad de la población afecta la tasa de crecimiento y la mortalidad, y independiente de la densidad factores que causan mortalidad en una población independientemente de la densidad de población. Los biólogos de la vida silvestre, en particular, quieren comprender ambos tipos porque esto les ayuda a administrar las poblaciones y prevenir la extinción o la superpoblación.

Regulación dependiente de la densidad

La mayoría de los factores dependientes de la densidad son de naturaleza biológica e incluyen la depredación, la competencia inter e intraespecífica y los parásitos. Por lo general, cuanto más densa es una población, mayor es su tasa de mortalidad. Por ejemplo, durante la competencia intra e interespecífica, las tasas de reproducción de la especie suelen ser más bajas, lo que reduce la tasa de crecimiento de sus poblaciones. Además, la baja densidad de presas aumenta la mortalidad de su depredador porque tiene más dificultades para localizar su fuente de alimento. Además, cuando la población es más densa, las enfermedades se propagan más rápidamente entre los miembros de la población, lo que afecta la tasa de mortalidad.

La regulación dependiente de la densidad se estudió en un experimento natural con poblaciones de burros salvajes en dos sitios de Australia. 1 En un sitio, la población se redujo mediante un programa de control de la población; la población del otro sitio no recibió interferencia. La parcela de alta densidad fue dos veces más densa que la parcela de baja densidad. De 1986 a 1987, la parcela de alta densidad no vio cambios en la densidad de burros, mientras que la parcela de baja densidad vio un aumento en la densidad de burros. La diferencia en las tasas de crecimiento de las dos poblaciones se debió a la mortalidad, no a una diferencia en las tasas de natalidad. Los investigadores encontraron que la densidad no afectaba al número de crías que nacía cada madre. Las tasas de crecimiento en las dos poblaciones fueron diferentes principalmente debido a la mortalidad juvenil causada por la desnutrición de la madre debido a la escasez de alimentos de alta calidad en la densa población. [enlace] muestra la diferencia en la mortalidad por edades en las dos poblaciones.

Regulación independiente de la densidad e interacción con factores dependientes de la densidad

Muchos factores que son típicamente de naturaleza física causan la mortalidad de una población independientemente de su densidad. Estos factores incluyen el clima, los desastres naturales y la contaminación. Un ciervo individual morirá en un incendio forestal sin importar cuántos ciervos haya en esa área. Sus posibilidades de supervivencia son las mismas tanto si la densidad de población es alta como baja. Lo mismo ocurre con el clima frío del invierno.

En situaciones de la vida real, la regulación de la población es muy complicada y pueden interactuar factores independientes y dependientes de la densidad. Una población densa que sufre mortalidad por una causa independiente de la densidad podrá recuperarse de manera diferente a una población escasa. Por ejemplo, una población de ciervos afectada por un duro invierno se recuperará más rápido si quedan más ciervos para reproducirse.

¿Por qué se extinguió el mamut lanudo?

Los mamuts lanudos comenzaron a extinguirse hace unos 10.000 años, poco después de que los paleontólogos creyeran que los humanos capaces de cazarlos comenzaron a colonizar América del Norte y el norte de Eurasia ([enlace]). Una población de mamuts sobrevivió en la isla de Wrangel, en el mar de Siberia Oriental, y estuvo aislada del contacto humano hasta tan recientemente como 1700 a. C. Sabemos mucho sobre estos animales por los cadáveres que se encuentran congelados en el hielo de Siberia y otras regiones del norte.

Se piensa comúnmente que el cambio climático y la caza humana llevaron a su extinción. Un estudio de 2008 estimó que el cambio climático redujo el rango del mamut de 3,000,000 millas cuadradas hace 42,000 años a 310,000 millas cuadradas hace 6,000 años. 2 A través de evidencia arqueológica de sitios de matanza, también está bien documentado que los humanos cazaron estos animales. Un estudio de 2012 concluyó que ningún factor fue el único responsable de la extinción de estas magníficas criaturas. 3 Además del cambio climático y la reducción del hábitat, los científicos demostraron que otro factor importante en la extinción del mamut fue la migración de cazadores humanos a través del Estrecho de Bering hacia América del Norte durante la última edad de hielo hace 20.000 años.

El mantenimiento de poblaciones estables fue y es muy complejo, con muchos factores que interactúan determinando el resultado. Es importante recordar que los humanos también somos parte de la naturaleza. Una vez contribuimos al declive de una especie utilizando únicamente tecnología de caza primitiva.

Modelos de población basados ​​en la demografía

Los ecologistas de poblaciones han planteado la hipótesis de que los conjuntos de características pueden evolucionar en especies que conducen a adaptaciones particulares a sus entornos. Estas adaptaciones afectan el tipo de crecimiento de la población que experimenta su especie. Las características del ciclo de vida, como las tasas de natalidad, la edad de la primera reproducción, el número de descendientes e incluso las tasas de mortalidad, evolucionan al igual que la anatomía o el comportamiento, lo que lleva a adaptaciones que afectan el crecimiento de la población. Los ecologistas de poblaciones han descrito un continuo de "estrategias" de historia de vida con K-especies seleccionadas en un extremo y r-especies seleccionadas en el otro. K-especies seleccionadas están adaptados a entornos estables y predecibles. Poblaciones de KLas especies seleccionadas tienden a existir cerca de su capacidad de carga. Estas especies tienden a tener descendencia más grande, pero menor, y aportan grandes cantidades de recursos a cada descendencia. Los elefantes serían un ejemplo de K-especies seleccionadas. r-especies seleccionadas están adaptados a entornos inestables e impredecibles. Tienen una gran cantidad de crías pequeñas. Animales que son r-seleccionados no proporcionan muchos recursos o cuidado parental a la descendencia, y la descendencia es relativamente autosuficiente al nacer. Ejemplos de r-Las especies seleccionadas son invertebrados marinos como las medusas y plantas como el diente de león. Las dos estrategias extremas se encuentran en dos extremos de un continuo en el que existirán historias de vida de especies reales. Además, las estrategias de historia de vida no necesitan evolucionar como conjuntos, pero pueden evolucionar independientemente unas de otras, por lo que cada especie puede tener algunas características que tienden hacia un extremo u otro.

Resumen de la sección

Las poblaciones con recursos ilimitados crecen exponencialmente, con una tasa de crecimiento acelerada. Cuando los recursos se vuelven limitantes, las poblaciones siguen una curva de crecimiento logístico en la que el tamaño de la población se nivelará en la capacidad de carga.

Las poblaciones están reguladas por una variedad de factores dependientes e independientes de la densidad. Las características del ciclo de vida, como la edad de la primera reproducción o el número de descendientes, son características que evolucionan en las poblaciones del mismo modo que la anatomía o el comportamiento pueden evolucionar con el tiempo. El modelo de r- y K-La selección sugiere que los personajes, y posiblemente los conjuntos de personajes, pueden evolucionar adaptaciones a la estabilidad de la población cerca de la capacidad de carga (K-selección) o el rápido crecimiento y colapso de la población (r-selección). Las especies exhibirán adaptaciones en algún lugar de un continuo entre estos dos extremos.

Ejercicio de arte

[enlace] Si la principal fuente de alimento de las focas disminuye debido a la contaminación o la sobrepesca, ¿cuál de las siguientes situaciones probablemente ocurrirá?

  1. La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.
  2. La capacidad de carga de las focas disminuiría, pero la población de focas seguiría siendo la misma.
  3. El número de muertes de focas aumentaría, pero el número de nacimientos también aumentaría, por lo que el tamaño de la población seguiría siendo el mismo.
  4. La capacidad de carga de las focas seguiría siendo la misma, pero la población de focas disminuiría.

[enlace] R: La capacidad de carga de las focas disminuiría, al igual que la población de focas.

Opción multiple

Las especies con recursos limitados suelen presentar una curva de crecimiento (n) ________.

La característica de tasa de crecimiento máxima de una especie se llama ________.

  1. límite
  2. capacidad de carga
  3. potencial biótico
  4. patrón de crecimiento exponencial

El tamaño de la población de una especie capaz de ser sustentada por el medio ambiente se llama ________.

Las especies que tienen muchas crías al mismo tiempo suelen ser:

Un incendio forestal es un ejemplo de regulación ________.

Respuesta libre

Describe el crecimiento en varias partes de la curva en forma de S de crecimiento logístico.

En la primera parte de la curva, cuando hay pocos individuos de la especie y abundan los recursos, el crecimiento es exponencial, similar a una curva en forma de J. Más tarde, el crecimiento se ralentiza debido a que la especie consume recursos. Finalmente, la población se estabiliza en la capacidad de carga del medio ambiente y es relativamente estable en el tiempo.

Dé un ejemplo de cómo pueden interactuar los factores dependientes e independientes de la densidad.

Si un desastre natural como un incendio ocurriera en el invierno, cuando la población es baja, tendría un mayor efecto sobre la población en general y su recuperación que si el mismo desastre ocurriera durante el verano, cuando los niveles de población son altos.

Notas al pie

    David Choquenot, "Crecimiento dependiente de la densidad, condición corporal y demografía en burros salvajes: prueba de la hipótesis de los alimentos", Ecología 72, no. 3 (Junio ​​de 1991): 805–813. David Nogués-Bravo et al., “Cambio climático, humanos y extinción del mamut lanudo”. PLoS Biol 6 (abril de 2008): e79, doi: 10.1371 / journal.pbio.0060079. G.M. MacDonald et al., "Patrón de extinción del mamut lanudo en Beringia". Comunicaciones de la naturaleza 3, no. 893 (junio de 2012), doi: 10.1038 / ncomms1881.

Glosario


19.2: Regulación y crecimiento de la población - Biología

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Dar ejemplos de cómo puede cambiar la capacidad de carga de un hábitat.
  • Compare y contraste la regulación del crecimiento dependiente de la densidad y la regulación del crecimiento independiente de la densidad, dando ejemplos
  • Dar ejemplos de crecimiento exponencial y logístico en poblaciones de animales salvajes.
  • Describir cómo la selección natural y la adaptación ambiental conducen a la evolución de patrones particulares de historia de vida.

El modelo logístico de crecimiento de la población, si bien es válido en muchas poblaciones naturales y es un modelo útil, es una simplificación de la dinámica de la población del mundo real. Implícito en el modelo es que la capacidad de carga del medio ambiente no cambia, lo que no es el caso. La capacidad de carga varía anualmente: por ejemplo, algunos veranos son calurosos y secos, mientras que otros son fríos y húmedos. En muchas áreas, la capacidad de carga durante el invierno es mucho menor que durante el verano. Además, los eventos naturales como terremotos, volcanes e incendios pueden alterar un medio ambiente y, por lo tanto, su capacidad de carga. Además, las poblaciones no suelen existir de forma aislada. Participan en una competencia interespecífica: es decir, comparten el medio ambiente con otras especies que compiten por los mismos recursos. Estos factores también son importantes para comprender cómo crecerá una población específica.

La naturaleza regula el crecimiento de la población de diversas formas. Estos se agrupan en factores dependientes de la densidad, en los que la densidad de la población en un momento dado afecta la tasa de crecimiento y la mortalidad, y factores independientes de la densidad, que influyen en la mortalidad de una población independientemente de la densidad de población. Tenga en cuenta que en el primero, el efecto del factor sobre la población depende de la densidad de la población al inicio. Los biólogos de la conservación quieren comprender ambos tipos porque esto les ayuda a administrar las poblaciones y prevenir la extinción o la superpoblación.

Regulación dependiente de la densidad

La mayoría de los factores dependientes de la densidad son de naturaleza biológica (bióticos) e incluyen depredación, competencia inter e intraespecífica, acumulación de desechos y enfermedades como las causadas por parásitos. Por lo general, cuanto más densa es una población, mayor es su tasa de mortalidad. Por ejemplo, durante la competencia intra e interespecífica, las tasas de reproducción de los individuos suelen ser más bajas, lo que reduce la tasa de crecimiento de su población. Además, la baja densidad de presas aumenta la mortalidad de su depredador porque tiene más dificultades para localizar su fuente de alimento.

En la (Figura) se muestra un ejemplo de regulación dependiente de la densidad con los resultados de un estudio que se centró en la lombriz intestinal gigante (lombriz intestinal), un parásito de humanos y otros mamíferos. [1] Las poblaciones más densas del parásito exhibieron menor fecundidad: contenían menos huevos. Una posible explicación para esto es que las hembras serían más pequeñas en poblaciones más densas (debido a los recursos limitados) y que las hembras más pequeñas tendrían menos huevos. Esta hipótesis fue probada y refutada en un estudio de 2009 que mostró que el peso femenino no tenía influencia. [2] La causa real de la dependencia de la densidad de la fecundidad en este organismo aún no está clara y se espera una mayor investigación.

Figura 1. En esta población de lombrices intestinales, la fecundidad (número de huevos) disminuye con la densidad de población. [Nota al pie] • N.A. Croll et al., "La biología poblacional y el control de Ascaris lumbricoides en una comunidad rural en Irán". Transacciones de la Real Sociedad de Medicina e Higiene Tropical 76, no. 2 (1982): 187-197, doi: 10.1016 / 0035-9203 (82) 90272-3. [/ Nota al pie]

Regulación independiente de la densidad e interacción con factores dependientes de la densidad

Muchos factores, típicamente de naturaleza física o química (abiótica), influyen en la mortalidad de una población independientemente de su densidad, incluidos el clima, los desastres naturales y la contaminación. Un ciervo individual puede morir en un incendio forestal sin importar cuántos ciervos haya en esa área. Sus posibilidades de supervivencia son las mismas tanto si la densidad de población es alta como baja. Lo mismo ocurre con el clima frío del invierno.

En situaciones de la vida real, la regulación de la población es muy complicada y pueden interactuar factores independientes y dependientes de la densidad. Una población densa que se reduce de una manera independiente de la densidad por algún factor ambiental podrá recuperarse de manera diferente a una población dispersa. Por ejemplo, una población de ciervos afectada por un duro invierno se recuperará más rápido si quedan más ciervos para reproducirse.

Conexión Evolution

¿Por qué se extinguió el mamut lanudo?



Figura 2. Las tres fotos incluyen: (a) mural de 1916 de una manada de mamuts del Museo Americano de Historia Natural, (b) el único mamut disecado del mundo, del Museo de Zoología ubicado en San Petersburgo, Rusia, y (c) un bebé mamut de un mes, llamado Lyuba, descubierto en Siberia en 2007. (crédito a: modificación del trabajo de Charles R. Knight crédito b: modificación del trabajo de “Tanapon” / crédito de Flickr c: modificación del trabajo de Matt Cómo estás)

Es fácil perderse en la discusión sobre por qué los dinosaurios se extinguieron hace 65 millones de años. ¿Fue debido a un meteorito que chocó contra la Tierra cerca de la costa del México actual, o fue debido a algún ciclo meteorológico a largo plazo que aún no se comprende? Los científicos exploran continuamente estas y otras teorías.

Los mamuts lanudos comenzaron a extinguirse mucho más recientemente, cuando compartieron la Tierra con humanos que no eran diferentes anatómicamente a los humanos de hoy ((Figura)). Los mamuts sobrevivieron en poblaciones de islas aisladas tan recientemente como 1700 a. C. Sabemos mucho sobre estos animales por los cadáveres que se encuentran congelados en el hielo de Siberia y otras regiones del norte. Los científicos han secuenciado al menos el 50 por ciento de su genoma y creen que los mamuts son entre un 98 y un 99 por ciento idénticos a los elefantes modernos.

Se piensa comúnmente que el cambio climático y la caza humana llevaron a su extinción. Un estudio de 2008 estimó que el cambio climático redujo el rango del mamut de 3,000,000 millas cuadradas hace 42,000 años a 310,000 millas cuadradas hace 6,000 años. [3] También está bien documentado que los humanos cazaban a estos animales. Un estudio de 2012 mostró que ningún factor fue el único responsable de la extinción de estas magníficas criaturas. [4] Además de la caza humana, el cambio climático y la reducción del hábitat, estos científicos demostraron que otro factor importante en la extinción del mamut fue la migración de humanos a través del Estrecho de Bering hacia América del Norte durante la última edad de hielo hace 20.000 años.

El mantenimiento de poblaciones estables fue y es muy complejo, con muchos factores que interactúan determinando el resultado. Es importante recordar que los humanos también somos parte de la naturaleza. Una vez contribuimos al declive de una especie utilizando solo tecnología de caza primitiva.

Historias de vida de K-seleccionado y r-especies seleccionadas

Si bien las estrategias reproductivas juegan un papel clave en las historias de vida, no tienen en cuenta factores importantes como los recursos limitados y la competencia. La regulación del crecimiento de la población por estos factores puede utilizarse para introducir un concepto clásico en biología de poblaciones, el de K-seleccionado versus r-especies seleccionadas.

El concepto se relaciona con las estrategias reproductivas, el hábitat y el comportamiento de una especie, especialmente en la forma en que obtienen recursos y cuidan a sus crías. También incluye factores de duración y supervivencia. Los biólogos de poblaciones han agrupado las especies en dos grandes categorías:K-seleccionado y r-seleccionado, aunque las categorías son en realidad dos extremos de un continuo.

K-especies seleccionadas son especies seleccionadas por ambientes estables y predecibles. Poblaciones de K-especies seleccionadas tienden a existir cerca de su capacidad de carga (de ahí el término K-seleccionado) donde la competencia intraespecífica es alta. Estas especies tienen pocas crías grandes, un período de gestación prolongado y, a menudo, brindan cuidados a largo plazo a sus crías ((Figura)). Aunque son más grandes al nacer, las crías son relativamente indefensas e inmaduras al nacer. Para cuando llegan a la edad adulta, deben desarrollar habilidades para competir por los recursos naturales. En las plantas, los científicos piensan en el cuidado parental de manera más amplia: cuánto tiempo tarda la fruta en desarrollarse o cuánto tiempo permanece en la planta son factores determinantes en el tiempo hasta el próximo evento reproductivo. Ejemplos de K-las especies seleccionadas son primates (incluidos los humanos), elefantes y plantas como los robles ((Figura)a).

Los robles crecen muy lentamente y tardan, en promedio, 20 años en producir sus primeras semillas, conocidas como bellotas. Un árbol individual puede producir hasta 50.000 bellotas, pero la tasa de germinación es baja, ya que muchas de ellas se pudren o son devoradas por animales como las ardillas. En algunos años, los robles pueden producir una cantidad excepcionalmente grande de bellotas, y estos años pueden tener un ciclo de dos o tres años dependiendo de la especie de roble (r-selección).

A medida que los robles crecen hasta alcanzar un gran tamaño y durante muchos años antes de que comiencen a producir bellotas, dedican un gran porcentaje de su presupuesto energético al crecimiento y mantenimiento. La altura y el tamaño del árbol le permiten dominar a otras plantas en la competencia por la luz solar, la principal fuente de energía del roble. Además, cuando se reproduce, el roble produce semillas grandes y ricas en energía que utilizan su reserva de energía para establecerse rápidamente (K-selección).

A diferencia de, r-especies seleccionadas tienen una gran cantidad de crías pequeñas (de ahí su r designación ((Figura))). Esta estrategia se emplea a menudo en entornos cambiantes o impredecibles. Animales que son r-seleccionados no brindan cuidados parentales a largo plazo y la descendencia es relativamente madura y autosuficiente al nacer. Ejemplos de r-las especies seleccionadas son invertebrados marinos, como medusas, y plantas, como el diente de león ((Figura)B). Los dientes de león tienen semillas pequeñas que se dispersan por el viento a largas distancias. Se producen muchas semillas simultáneamente para garantizar que al menos algunas de ellas lleguen a un entorno hospitalario. Las semillas que aterrizan en ambientes inhóspitos tienen pocas posibilidades de sobrevivir ya que sus semillas tienen un bajo contenido energético. Tenga en cuenta que la supervivencia no es necesariamente una función de la energía almacenada en la propia semilla.

Características de K-seleccionado y r-especies seleccionadas
Características de K-especies seleccionadas Características de r-especies seleccionadas
Madura tarde Maduro temprano
Mayor longevidad Menor longevidad
Mayor cuidado de los padres Disminución del cuidado de los padres
Aumento de la competencia Competencia disminuida
Menos descendencia Más descendencia
Descendencia más grande Descendencia más pequeña

Figura 3. (a) Los elefantes se consideran especies seleccionadas por K, ya que viven mucho tiempo, maduran tarde y brindan cuidado parental a largo plazo a pocas crías. Los robles producen muchas crías que no reciben el cuidado de los padres, pero se consideran especies seleccionadas K según su longevidad y maduración tardía. (b) Los dientes de león y las medusas se consideran especies seleccionadas por r, ya que maduran temprano, tienen una vida útil corta y producen muchas crías que no reciben el cuidado de los padres.

Teorías modernas de la historia de la vida

En la segunda mitad del siglo XX, el concepto de especies seleccionadas por K y r se utilizó de manera extensa y exitosa para estudiar poblaciones. los r& # 8211 y KLa teoría de la selección, aunque aceptada durante décadas y utilizada para muchas investigaciones innovadoras, ahora ha sido reconsiderada y muchos biólogos de poblaciones la han abandonado o modificado. A lo largo de los años, varios estudios intentaron confirmar la teoría, pero estos intentos han fracasado en gran medida. Se identificaron muchas especies que no siguieron las predicciones de la teoría. Además, la teoría ignoró la mortalidad específica por edad de las poblaciones que los científicos ahora saben que es muy importante. Se han desarrollado nuevos modelos demográficos de evolución de la historia de vida que incorporan muchos conceptos ecológicos incluidos en r& # 8211 y K-teoría de la selección, así como la estructura por edades de la población y los factores de mortalidad.

Resumen de la sección

Las poblaciones están reguladas por una variedad de factores dependientes e independientes de la densidad. Las especies se dividen en dos categorías basadas en una variedad de características de sus patrones de historia de vida: r-especies seleccionadas, que tienen un gran número de descendientes, y K-especies seleccionadas, que tienen poca descendencia. los r& # 8211 y KLa teoría de la selección ha caído en desuso, sin embargo, muchas de sus características clave todavía se utilizan en modelos de dinámica de población más nuevos y basados ​​en la demografía.


Las tablas de vida son una herramienta valiosa para examinar cómo la estructura de edad puede cambiar la trayectoria de crecimiento de una población.

La demografía de la población es el estudio de los números y las tasas de una población y cómo cambian con el tiempo. La herramienta básica de la demografía es la tabla de vida. Las tablas de vida son una herramienta analítica que los ecólogos de poblaciones utilizan para estudiar las características de la población específicas por edad, como la supervivencia, la fecundidad y la mortalidad. Estos datos pueden ser críticos en los esfuerzos de conservación (como reintroducciones o reducciones de plagas) donde a los ecólogos les gustaría saber qué tan bien le está yendo a una población en peligro de extinción o trasplantada.
Las tablas de vida determinan el número de individuos que sobreviven de un grupo de edad al siguiente. Las tablas de vida de cohorte siguen a un grupo de individuos nacidos al mismo tiempo, llamado cohorte, hasta la muerte de todos los individuos. Esta técnica de evaluación demográfica requiere supuestos clave:
1) La muestra de población de cada clase de edad es proporcional a su número en la población.
2) Las tasas de mortalidad específicas por edad permanecen constantes durante el período de tiempo, lo que significa que las cohortes posteriores mostrarán un patrón similar de nacimiento y muerte.
Tabla de vida:

La primera fila representa el año de nacimiento de la cohorte, y cada fila subsiguiente de la tabla de vida muestra ese mismo grupo un año mayor. Suponiendo que la unidad de edad (x) son los años, la columna del número de vivos (nx) indica que no todos los individuos sobreviven año tras año. Supervivencia convierte esa mortalidad en una proporción viva de la cohorte original (lx = nx / n0). El número promedio de descendientes nacidos de individuos de cada edad es fecundidad específica por edad, y no puede calcularse a partir de otra información proporcionada en la tabla, sino que debe estimarse a partir de los datos.
Aquí & # 8217s lo mejor y la razón por la que nos molestamos en recopilar toda la información de supervivencia y fecundidad específica por edad: si se cumplen los supuestos (1 y 2 anteriores), entonces la suma del producto de supervivencia y fecundidad en cada edad da una parámetro de crecimiento de la población llamado R0 (pronunciado R-cero), definido como el tasa de reproducción neta. Cuando R0 excede de 1, la población está produciendo más descendencia de la que pierde por muertes. En otras palabras, la población está creciendo.

  • ¿La población de arriba está creciendo, disminuyendo o estable?
  • ¿A qué edad se maximiza la fecundidad? ¿Supervivencia?

Debido a las compensaciones de la historia de vida, los patrones de supervivencia específicos por edad son predictivos de la historia de vida general de una población. Si bien una tabla de vida muestra la supervivencia en forma numérica, es difícil evaluar el patrón a partir de columnas de datos. En cambio, los ecologistas crean curvas de supervivencia trazando lx en función del tiempo.
Los biólogos de poblaciones buscan tres tipos de patrones en las curvas de supervivencia (tenga en cuenta que el eje y es una escala logarítmica):

Las curvas de supervivencia muestran la distribución de los individuos en una población según la edad. Los seres humanos y la mayoría de los mamíferos tienen una curva de supervivencia de tipo I, porque la muerte ocurre principalmente en los años mayores. Las aves tienen una curva de supervivencia de tipo II, ya que la muerte a cualquier edad es igualmente probable. Los árboles tienen una curva de supervivencia de tipo III porque muy pocos sobreviven a los años más jóvenes, pero después de cierta edad, es mucho más probable que los individuos sobrevivan. (Fuente: OpenStax Biology)

Las curvas de tipo I se observan en poblaciones con baja mortalidad en las clases de edades jóvenes, pero una mortalidad muy alta a medida que un individuo envejece. Las curvas de tipo II representan poblaciones donde la tasa de mortalidad es constante, independientemente de la edad. Las curvas de tipo III ocurren en poblaciones con alta mortalidad en clases de edad temprana y muy baja mortalidad en individuos mayores. Las poblaciones que muestran una curva de supervivencia de tipo III generalmente necesitan tener tasas de natalidad altas para que el tamaño de la población se mantenga constante. Las altas tasas de natalidad garantizan que sobreviva una cantidad suficiente de descendientes para reproducirse, lo que garantiza que la población se mantenga por sí misma. En contraste, las poblaciones caracterizadas por una curva de supervivencia de Tipo I a menudo tienen tasas de natalidad bajas porque la mayoría de los descendientes sobreviven para reproducirse, y las tasas de natalidad muy altas dan como resultado un crecimiento poblacional exponencial.


Ver el vídeo: Ecologia: Poblaciones comunidades y ecosistemas (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Borre

    Creo que estas equivocado. Puedo defender mi posición. Escríbeme por MP, nosotros nos encargamos.

  2. Grozilkree

    buena pregunta

  3. Terell

    En mi opinión, están equivocados. soy capaz de demostrarlo. Escríbeme por MP, te habla.

  4. Jarred

    ¡Ja! frio !!!!

  5. Dondre

    ¿Dónde puedo encontrar?

  6. Mikale

    Mensaje inteligible

  7. Mackinley

    Es una pena que no pueda hablar ahora, llego tarde a la reunión. Volveré, definitivamente expresaré mi opinión sobre este tema.



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