Tema
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Identifica
las características básicas de la población (densidad, natalidad, mortalidad,
distribución espacial, entre otras) así como los tipos de crecimiento y
regulación poblacional.
En
la ecología se estudian conjuntos de individuos o de poblaciones, pero no
organismos por separado. Esto se debe a que la poblacion presenta características
particulares que no se encuentran de manera individual entre sus miembros.
Establece y delimita una población
distinguiendo sus atributos
Se
entiende por población
cualquier grupo de individuos que vivan en un área
determinada durante un mismo periodo, pertenecientes a la misma especie y
capaces de reproducirse entre si generando descendencia fértil. Estos grupos de
individuos suelen responder como una sola unidad a funciones sociales de
reproducción, alimentación, refugio y defensa. Por ejemplo, en una poblacion de
ciervos, los individuos que la conforman viven juntos, se reproducen entre si, se
defienden de los depredadores y poseen un banco de genoma; es decir, un
material genético colectivo, en el cual se manifiestan los cambios evolutivos o
adaptativos a través de las distintas generaciones.
Propiedades
de una población
Las
características de una poblacion determinada están establecidas por el tamaño,
la densidad, la distribución de los individuos, la tasa de natalidad y
mortalidad y la migración. Veamos a continuación estas propiedades con mas
detalle.
Tamaño
El
tamaño poblacional es la cantidad de individuos existentes por unidad de área;
en este sentido, el número de individuos calculado en habitantes representativos
no solo da una idea de la densidad de poblacion, sino de su distribución
espacial.
Densidad
Se
trata de la relación existente entre la superficie de un lugar y el numero de
individuos de la misma especie que lo habitan; se expresa como habitante/km2,
como individuo/ha o también como muestra/cuadrante.
Distribución
Este
concepto se refiere al patrón de espaciamiento de los individuos en la
poblacion; es decir, a la forma en que los individuos se distribuyen físicamente
en el área en que viven. Podemos encontrar tres tipos de distribución:
Al azar. Cuando
la ubicación de los individuos no responde a ningún arreglo espacial
preconcebido o forzado por las condiciones del medio.
Uniforme u homogénea. Cuando
la ubicación de los individuos sigue una pauta geométrica equidistante,
regular y predecible debido a un condicionante genético que la determina.
Aglomerada. Cuando
la ubicación de los individuos refleja condiciones topograficas, edafologicas o
sociales que obliga a organismos similares a juntarse en grupos, los cuales se
distribuyen sobre el area dada.
Tasa de natalidad
Es
la relacion entre el número de individuos que nacen en la poblacion, en
relacion con la poblacion existente, durante un periodo, y se expresa en
porcentaje. Por ejemplo, la tasa de natalidad humana mundial fluctua alrededor
de 2.5%, y es considerablemente mas alta en los paises subdesarrollados.
Tasa de mortalidad
Es
la relacion entre el número de individuos que mueren, en relación con la
poblacion total, por unidad de tiempo (generalmente un ano). Ahora se prefiere
expresarlo como porcentaje.
Migración
Es
el desplazamiento colectivo de animales de una especie, de carácter periodico,
mas o menos prolongado en el tiempo y en el espacio, y provocado por la
combinacion de un estimulo externo con uno interno, que determina el movimiento
de la población hacia otros lugares escogidos de acuerdo con ciertos
parametros: mas luz, menos calor, mas alimento. Existen varios tipos de
migracion:
Temporales. Estacionales,
diarias, bianuales, etc.
Medios de migración. Aire,
agua, tierra, etc.
Origen y destino. Emigracion
e inmigracion.
Crecimiento poblacional
El
crecimiento de las poblaciones esta determinado por diversos factores quimicos,
fisicos e incluso geneticos. Por muchos anos, los investigadores han propuesto
una serie de modelos matematicos y cálculos que aportan datos importantes para
estudiar la demografia de las diversas especies. Para comprender cabalmente
muchos de los estudios que se realizan en esta area
se necesitan conocimientos especializados.
Aqui presentamos una explicacion general de algunos de los tipos
de crecimiento que se han estudiado en los ultimos tiempos:
Crecimiento
lineal o aritmético. Se llama asi porque se basa en una progresion matematica donde a
una cantidad original se le va sumando un valor constante. Por ejemplo: 2 + 2 =
4, 4 + 2 = 6, 6 + 2 = 8, etc. Segun el economista ingles Thomas Robert Malthus (1766-1834),
el crecimiento de los recursos naturales que permiten al ser humano sobrevivir
crecen de forma lineal, a diferencia de la especie humana, que crece de forma
exponencial. A esta teoria se le conoce como catástrofe malthusiana, ya
que postula que llegara el punto en el que no habra suficiente alimento para
proveer a todas las personas.
Crecimiento
exponencial o logarítmico. Este modelo de crecimiento consiste en el aumento de la poblacion
segun una progresion exponencial, lo cual quiere decir que una cantidad se
multiplica a cada paso por un valor constante. Por ejemplo, si tenemos 2 y lo
multiplicamos por 2 resulta 4, y luego 4 lo multiplicamos por 2 y es igual a 8,
y asi sucesivamente. Este patron de crecimiento se puede ver por ejemplo en las
celulas de un feto durante su desarrollo inicial en el utero. Lo mismo ocurre
con algunas poblaciones animales o vegetales, aunque solo por periodos cortos,
ya que se llega al punto en que se rebasa la capacidad del ambiente de
proporcionar alimentos y otros recursos necesarios para que ocurra este
fenomeno. Sin embargo, hasta el momento la unica especie que mantiene un crecimiento
exponencial sostenido es la especie humana; de ahi la teoria de Malthus de que
el medio ambiente sera incapaz de brindar los recursos necesarios a todos los
seres humanos.
Crecimiento
logístico o sigmoidal. Como ya se menciono, el crecimiento exponencial de las poblaciones
no puede sostenerse por largos periodos, debido a factores ambientales o a la
propia densidad poblacional que disminuye la disponibilidad de alimentos. El frances
Pierre Francois Verhulst (1804-1849) propuso en 1838 un patron de crecimiento
que plantea que toda poblacion tiene un tamaño poblacional maximo que no puede
superarse.
Segun el modelo de Verhulst, la tasa de crecimiento poblacional disminuye
conforme aumenta el tamano de la poblacion. Asi, cuando una poblacion se acerca
a su limite maximo, comienza a descender la tasa de crecimiento hasta llegar a
un equilibrio. La implementación de este modelo matematico ha permitido
descubrir que la mayoria de las especies crece de esta forma. Cuando se grafica
el crecimiento logistico, se forma una curva sigmoidal, es decir, en forma de S.
Regulación poblacional
El
tamano de toda poblacion se ve afectado por distintos factores, intrinsecos y
extrinsecos, a los que se les llama factores
de regulación poblacional. Entre los factores intrinsecos, es
decir, los que pertenecen a las características de la poblacion misma, tenemos:
sexo, edad, fisiologia, comportamiento y genetica. Mientras que entre los
factores extrinsecos, que no son parte de la poblacion en si misma, pero que la
afectan directamente, tenemos: depredadores, disponibilidad de alimento,
enfermedades, parasitos, clima, refugio. A continuacion hablaremos de algunos
de estos factores de regulacion poblacional.
Factores limitantes: competencia y
depredación
Se
presenta cuando una especie x
crece debido a que la especie y disminuye en numero.
Este decrecimiento puede ocurrir cuando hay escasez de comida, espacio, luz o algun
otro elemento necesario para la supervivencia, lo que provoca que ciertos
individuos dentro de la especie no tengan los recursos optimos para vivir. La
competencia puede darse de manera violenta, como la que ocurre entre una
especie de abejas tropicales y los colibries, ya que ambas especies se
alimentan de las mismas flores. En este caso, las abejas persiguen a los colibríes
y les impiden tomar el nectar. Este tipo de interaccion se conoce como competencia por interferencia.
Sin
embargo, la competencia tambien puede darse sin un contacto directo. Por
ejemplo, puede ocurrir que si una especie llega primero y se lleva casi todo el
nectar, la siguiente que quiera aprovecharlo puede verse afectada. A esto se le
llama competencia por
explotación.
Uno
de los principales estudios que ha realizado la ecologia moderna gira en torno
a la teoria de las interacciones competitivas. El fisico y matematico italiano Vito
Volterra (1860-1940) y el biofisico estadounidense Alfred Lotka (1880-1949)
propusieron en la decada de 1920 una serie de ecuaciones matematicas que
actualmente se conocen como los modelos de Lotka-Volterra. Sus estudios han
servido para comprender la dinámica de la competencia entre diferentes especies
y también para establecer una clasificacion de los posibles resultados de dicha
interaccion.
La
competencia entre dos especies puede originar adaptaciones en los organismos
para ser mas aptos para sobrevivir. En ocasiones esto es lo que causa que vayan
surgiendo pequenos cambios que les dan mejores oportunidades de competir. Por
ejemplo, si dos especies de aves viven en el mismo lugar, una de ellas logra
aumentar su tamano y se alimenta de semillas mas grandes (especializacion); pero
si esas mismas especies habitan zonas donde no convivan, el tamano entre ambas
puede ser similar, ya que ahi no hay necesidad de competir por el mismo
alimento.
La
depredacion es la interaccion entre un predador y su presa en la que implica, a
grandes rasgos, que la presencia de la especie x incrementa la
tasa de crecimiento de la especie y, mientras que la presencia de la
especie y disminuye la tasa de crecimiento de la especie x.
Existen
muchas variantes en la interaccion predadorpresa.
A
continuacion se describen algunas:
Predador-presa.
Es el tipo de interaccion que normalmente tenemos en la
mente cuando hablamos de predador y presa, como el caso del leon y la gacela.
Parásito-hospedero.
Se refiere a la relacion que surge entre virus o bacterias
y los organismos a los que causan enfermedades.
Parasitoide-hospedero.
Es un tipo de interaccion que se conoce poco; se da por lo
general entre insectos, cuando uno sirve de hospedero para el desarrollo del
otro.
Herbívoro-planta.
Se presenta por ejemplo entre las vacas y el pasto, las
orugas y las plantas, etc.
En
la actualidad, los modelos generales de predador – presa son modificaciones o
extensiones de las ecuaciones matematicas aportadas por Lotka y Volterra.
Predadores
En
la mayoria de los casos, los predadores son animales –aunque tambien se registran
casos de plantas carnivoras– que devoran a sus presas. Por esta razon los
predadores representan un factor importante en la regulacion del crecimiento de
las especies, ya que pueden favorecer la presencia de algunas especies o
impedir la de otras. Por ejemplo, puede pasar que un predador se elimine de
cierta comunidad y las especies que eran presas lleguen a un nivel competitivo
tan alto que una elimine a otra. Tambien puede ocurrir que un predador se
alimente por igual de diversas especies y disminuya sus poblaciones
indiscriminadamente, por lo tanto merma la biodiversidad de esa comunidad.
Existen
varias maneras en que los organismos ejercen la predacion, asi como varias
formas en que las presas se defienden. A continuacion mencionamos algunas tácticas
usadas por los predadores:
Emboscadores.
Son organismos que observan a sus presas y las atacan
cuando estan cerca o se valen de trampas y estrategias para atraparlos. Por
ejemplo, las hormigas leon que construyen embudos en la arena, para que en ellos
caigan sus presas y no tengan como salir; las plantas carnivoras que atrapan a
sus presas con una sustancia pegajosa, el pejesapo (un tipo de pez grande) que
simula tener un gusano frente a el para atraer peces y comerselos cuando estan
cerca, las aranas que tejen redes, etc.
Acechadores.
Como su nombre lo dice, son organismos que aguardan a la
presa hasta que esta cerca para atacarla. Ejemplos representativo de este tipo de
predadores son los jaguares o leopardos, algunas serpientes, camaleones, etc.
Predadores
activos. Buscan a su presa de manera colectiva, como los lobos o los
leones, o de forma solitaria, como algunos peces, mamiferos, aves de presa,
etc.
Las
presas tambien han desarrollado mecanismos especiales para defenderse, como:
Escondites.
Muchos animales, sobre todo insectos, se ocultan para
protegerse de sus predadores. A estos insectos se les llama crípticos.
Movimientos
ágiles. Algunos organismos han desarrollado la capacidad de moverse
rapidamente para huir de sus predadores, por ejemplo, las gacelas y algunos
tipos de aves.
Armaduras.
Este tipo de proteccion se presenta en animales como el
puercoespin, algunos moluscos y el pangolin, que estan provistos de una dura
capa protectora.
Defensas
químicas. Pueden ser internas, como cuando un organismo es toxico o
tiene mal sabor; o internas, como la que usan los pulpos y calamares al arrojar
tinta, o el mal olor de los zorrillos.
Desarrolla competencias. Actividad
grupal.
Organícense
en binas y elaboren un cartel en el que se “promocione” alguna técnica de
ataque (predadores) o de defensa (presas). Exhiban todos los carteles en las
paredes de la clase.
Parásitos
La
mayoria de los parasitos estan relacionados con enfermedades que afectan al ser
humano, como diarrea, sida, infecciones respiratorias, peste, paludismo, entre
otras. Estos padecimientos son causados por virus, bacterias, protozoarios,
nematodos, acaros, hongos, etc., y representan un factor de gran importancia en
los estudios recientes de los ecologos. Los parasitos no necesariamente causan
la muerte de su hospedero; incluso se han presentado algunos casos en que la
relacion se vuelve simbiótica. Los parasitos han desarrollado adaptaciones para
poder sobrevivir a los medios inhospitos que el sistema inmunológico de los
hospederos utiliza como barreras.
Existen
parasitos que pueden permanecer inactivos por varios anos, esperando fuera de
sus hospederos hasta que sea el momento idoneo para atacarlos. Se sabe de
algunos nematodos que pueden esperar hasta 30 anos, o de esporas de un hongo
parasito de las cigarras que aparecen cada 17 anos.
Parasitoides
Por
lo general, los parasitoides suelen ser insectos, como moscas o avispas. Este tipo
de interaccion consiste en que los parasitoides introducen en un hospedero sus
huevecillos o incluso sus larvas, para que se desarrollen dentro de el.
Dependiendo de que tipo de parasitoide sea, puede introducir hasta decenas de huevecillos
en el hospedero. Esto provoca que el organismo que los hospeda enferme y, en la
mayoria de los casos, muera.
Herbívoros
La
interaccion entre herbivoros y plantas puede ser tan compleja como la de
cualquier predador con su presa. De hecho, los herbivoros podrian subdividirse
en varias clases, ya que las vacas y los escarabajos son tan distintos entre si
como una arana lo es de un leon; lo unico que tienen en comun es que obtienen
su alimento de las plantas. Sin embargo, aqui solo estudiaremos la interaccion
de vertebrados e insectos, como mariposas, escarabajos, palomillas, etc.
Al
igual que los parasitos, que afectan en distintos grados a sus hospederos, los
herbivoros pueden causar dano a la planta o dejarla totalmente sin hojas y
causarle la muerte. Las interacciones entre herbivoros y plantas se subdividen
en:
Sistemas interactivos. Son
aquellos en los que los herbívoros afectan directamente la vegetacion y causan
la disminución en la densidad de plantas.
Sistemas no interactivos. En
estos los herbivoros no causan tanto dano a la planta, ya que permiten que se
renueven sus hojas y se mantengan vivas.
El
equilibrio se logra mantener gracias a que la mayoria de los insectos son parte
de sistemas no interactivos. A esto podemos aunar el hecho de que las poblaciones
de herbivoros suelen mantenerse en numeros bajos debido a la accion de
parasitoides, al clima desfavorable o a que algunos de estos organismos no
pueden alimentarse de todas las partes de la planta.
Tambien
se han descubierto casos en que las plantas producen sustancias que simulan o
imitan el olor de parasitos o predadores de los herbivoros. Esto tiene la
intencion de ahuyentar a los herbivoros, quienes, al percibir dicha sustancia,
prefieren mantenerse alejados para evitar ser infectados o atacados.
Mutualismo
Este
tipo de interaccion ocurre cuando las especies involucradas en la relacion se
ven beneficiadas. Existen principalmente cuatro tipos de beneficios:
Tróficos
o alimentarios. Se presentan cuando una especie
proporciona directamente a otra su alimento, como el nectar que aprovechan los
colibries. Otro ejemplo es el que ocurre con la flora intestinal de los
animales, que ayuda a digerir compuestos difíciles de procesar por si solos; o
como las bacterias de las leguminosas, que convierten en amonio el nitrogeno de
la atmosfera; o las micorrizas, que ayudan a los hongos a degradar y absorber
la materia organica a traves de las raices de los arboles cercanos.
Derivados
de la transportación de gametos. Las plantas necesitan la ayuda de polinizadores
para dispersar sus semillas hacia otras flores. Asi, el polinizador obtiene
alimento de las plantas y estas tienen la posibilidad de que su polen llegue a
otras plantas. Tambien hay animales como los acaros y otros pequenos insectos
que necesitan ser transportados, asi que se “pegan” a las patas de mariposas o
escarabajos, o en los picos de las aves.
De
protección. Algunos organismos sirven de
protección a otros, como los arrecifes de anémonas donde viven los peces payaso.
Igualmente, la flora intestinal de los animales encuentra protección dentro de
su hospedero, a la vez que le ayuda a digerir la materia que el hospedero no
puede. Otra forma de protección puede ser la que dan ciertos animales como los
rinocerontes a las aves, que les ayudan a mantenerse libres de parásitos o de
residuos de comida.
Facultativos
o no obligados. Se presentan entre grupos de
especies que desempeñan tareas parecidas dentro de una comunidad. Un ejemplo de
esto es cuando varias especies funcionan como polinizadores; cuando una de
ellas desaparece de esa comunidad y puede haber otra que cumpla la misma
función sin que se afecte la dinámica de la comunidad.
Desarrolla
competencias. Actividad grupal.
I.
Organizados en equipos de tres a cinco integrantes,
realicen las siguientes actividades.
1.
Investiguen
qué herbívoros existen en su localidad (o sus alrededores) y de qué plantas se
alimentan.
2.
Visiten
el centro de salud de su localidad y realicen una investigación sobre los casos
de parásitos más frecuentes y cómo afectan a la población humana.
3.
Diseñen
un procedimiento experimental que les permita contestar algunas de las
siguientes preguntas, siempre referidas al patio de su escuela o a algún parque
o camellón cercano:
a. ¿Cuál será la diferencia en el número
y la identidad de especies entre lugares al sol y a la sombra?
b. ¿Cuál será la diferencia en el número
total de individuos que viven al sol y a la sombra?
c. ¿Cuál será la diferencia en el número
de especies y sus identidades, entre lugares húmedos y secos?
d. ¿Cuál será la diferencia en el número
total de individuos que viven entre lugares húmedos y secos?
e. ¿Cuál será la diferencia en el número
y clase de organismos que viven en el césped y en los arbustos y árboles de la
escuela?
f. ¿Dónde hay más hormigas y qué hormigas
son, en el patio de cemento o en el jardín escolar?
g. ¿Qué tipos de telas de araña
observamos entre la vegetación y en los edificios de la escuela?
h. ¿Cuál es la relación entre el pisoteo
y la dureza (compactación) del suelo?
i. ¿Cuál es la relación entre la dureza
(compactación) del suelo y el número y la identidad de los invertebrados en el
suelo?
j. ¿Cuál es la relación entre la dureza
(compactación) del suelo y el crecimiento de la vegetación?
k. ¿Dónde encuentran alimento más variado
las hormigas y cuáles alimentos encuentran en distintos lugares?
l. ¿Hay una especie de hormiga que recoge
más alimento que otras en el mismo tiempo? (¿Cuál clase de hormiga corre más
rápido?)
m. ¿Existen diferencias en cuanto a la
cantidad de especies y abundancia de otras plantas creciendo debajo de pinos,
eucaliptos y otros árboles?
n. ¿Tienen más herbívoros las plantas que
crecen vecinas a plantas de otras especies a aquellas que crecen rodeadas de
otras iguales a ellas?
o. ¿Qué diferencias existen en el número
y tipo de organismos que se encuentran en sitios quemados y no quemados?
II.
I.
II. Pídanle a su maestro que revise el procedimiento
experimental diseñado por ustedes y luego llévenlo a cabo, siempre registrando
sus observaciones. Una vez que hayan concluido sus observaciones, elijan una de
las poblaciones observadas y descríbanla a través de sus atributos principales:
especie, número de individuos, densidad, distribución, etc.
