Una población describe un grupo de individuos de la misma especie que ocupan un área específica en un momento específico. Algunas características de las poblaciones que son de interés para los biólogos incluyen la densidad de población , la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad . Si hay inmigración en la población, o emigración fuera de ella, entonces la tasa de inmigración y la tasa de emigración también son de interés. En conjunto, estos parámetros o características de la población describen cómo cambia la densidad de población con el tiempo. Las formas en que fluctúan las densidades de población—aumentando, disminuyendo o ambas cosas a lo largo del tiempo—son el tema de la dinámica de la población.

La densidad de población mide el número de individuos por unidad de área, por ejemplo, el número de ciervos por kilómetro cuadrado. Aunque esto es sencillo en teoría, determinar las densidades de población de muchas especies puede ser difícil en la práctica.

Medición de la densidad de población

Una forma de medir la densidad de población es simplemente contar todos los individuos. Esto, sin embargo, puede ser laborioso. Alternativamente, a menudo se pueden obtener buenas estimaciones de la densidad de población a través del método cuadrático. En el método cuadrático, todos los individuos de una especie dada se cuentan en alguna subtrama del área total. Luego, esos datos se utilizan para averiguar cuál debe ser el número total de individuos en todo el hábitat.

El método cuadrático es particularmente adecuado para medir las densidades de población de especies que están distribuidas de manera bastante uniforme en el hábitat. Por ejemplo, se ha utilizado para determinar la densidad de población de especies del suelo, como los gusanos nematodos. También se usa comúnmente para medir la densidad de población de las plantas.

Para organismos más móviles, puede utilizarse el método de captura y recaptura. Con esta técnica, un número de individuos son capturados, marcados y liberados. Después de un tiempo, suficiente para permitir la mezcla de la población, se captura un segundo grupo de individuos. El tamaño total de la población se puede estimar observando la proporción de individuos en el segundo conjunto de captura que están marcados. Obviamente, este método funciona solo si se puede esperar que los individuos de la población se muevan mucho y se mezclen. No funcionaría, por ejemplo, en especies territoriales, donde los individuos tienden a permanecer cerca de sus territorios.

La tasa de natalidad de una población describe el número de nuevos individuos producidos en esa población por unidad de tiempo. La tasa de mortalidad, también llamada tasa de mortalidad, describe el número de individuos que mueren en una población por unidad. La tasa de inmigración es el número de personas que se mudan a una población de un área diferente por unidad de tiempo. Las tasas de emigración describen el número de personas que migran fuera de la población por unidad de tiempo.

Los valores de estos cuatro parámetros poblacionales nos permiten determinar si una población aumentará o disminuirá de tamaño. La «tasa intrínseca de aumento r» de una población se define como r = (tasa de natalidad tasa de inmigración+)- (tasa de mortalidad + tasa de emigración).

Si r es positivo, entonces se agregarán más individuos a la población que los que se pierdan de ella. En consecuencia, la población aumentará de tamaño. Si r es negativo, se perderán más individuos de la población que los que se le están agregando, por lo que la población disminuirá en tamaño. Si r es exactamente cero, entonces el tamaño de la población es estable y no cambia. Se dice que una población cuya densidad no está cambiando está en equilibrio .

Modelos de población

Ahora examinaremos una serie de modelos de población, cada uno de los cuales es aplicable a diferentes circunstancias ambientales. También consideraremos hasta qué punto los datos de población de experimentos de laboratorio y de estudios de poblaciones naturales en la naturaleza se ajustan a estos modelos.

crecimiento Exponencial.

El primer y más básico modelo de dinámica de población asume que un entorno tiene recursos ilimitados y puede soportar un número ilimitado de individuos. Aunque esta suposición es claramente poco realista en muchas circunstancias, hay situaciones en las que los recursos son de hecho lo suficientemente abundantes como para que este modelo sea aplicable. Bajo estas circunstancias, la tasa de crecimiento de la población es constante e igual a la tasa intrínseca de aumento r. Esto también se conoce como crecimiento exponencial .

¿Qué sucede con el tamaño de la población a lo largo del tiempo bajo un crecimiento exponencial? Si r es negativo, la población disminuye rápidamente hasta la extinción. Sin embargo, si r es positivo, la población aumenta de tamaño, lentamente al principio y luego cada vez más rápidamente. El crecimiento exponencial también se conoce como» crecimiento en forma de J «porque la forma de la curva del tamaño de la población a lo largo del tiempo se asemeja a la letra» J». Además, debido a que la tasa de crecimiento de la población es constante y no depende de la densidad de población, el crecimiento exponencial también se denomina «crecimiento independiente de la densidad».»A menudo se observa un crecimiento exponencial en poblaciones pequeñas, que es probable que experimenten abundantes recursos. Sin embargo, el crecimiento en forma de J no es sostenible y, en última instancia, es inevitable un desplome de la población.

Hay numerosas especies que, de hecho, pasan por ciclos de crecimiento exponencial seguidos de accidentes de población. Un ejemplo clásico de crecimiento exponencial resultó de la introducción de renos en la pequeña isla de Saint Paul, frente a la costa de Alaska. Esta población de renos aumentó de veinticinco individuos iniciales a dos mil en veintisiete años. Sin embargo, después de agotar su suministro de alimentos de líquenes, la población se redujo a solo ocho. Se observó un patrón similar tras la introducción de renos en la isla de San Mateo, también frente a la costa de Alaska, algunos años después. A lo largo de la historia, el crecimiento de la población humana también ha tenido forma de J.

Crecimiento logístico.

Un modelo diferente de aumento de la población se llama crecimiento logístico . El crecimiento logístico también se denomina «crecimiento en forma de S» porque la curva que describe la densidad de población a lo largo del tiempo tiene forma de S. En el crecimiento en forma de S, la tasa de crecimiento de una población depende de la densidad de la población. Cuando el tamaño de la población es pequeño, la tasa de crecimiento es alta. Sin embargo, a medida que aumenta la densidad de población, la tasa de crecimiento disminuye. Finalmente, cuando la densidad de población alcanza un cierto punto, la población deja de crecer y comienza a disminuir de tamaño. Debido a que la tasa de crecimiento de la población depende de la densidad de la población, el crecimiento logístico también se describe como «crecimiento dependiente de la densidad».

Bajo el crecimiento logístico, un examen del tamaño de la población a lo largo del tiempo muestra que, al igual que el crecimiento en forma de J, el tamaño de la población aumenta lentamente al principio, luego más rápidamente. Sin embargo, a diferencia del crecimiento exponencial, este aumento no continúa. En cambio, el crecimiento se ralentiza y la población llega a un equilibrio estable con una densidad de población máxima fija. Este máximo fijo se denomina capacidad de carga y representa el número máximo de individuos que pueden ser soportados por los recursos disponibles en el hábitat dado. La capacidad de carga se denota por la variable K.

El hecho de que la capacidad de carga represente un equilibrio estable para una población significa que si se agregan individuos a una población por encima y más allá de la capacidad de carga, el tamaño de la población disminuirá hasta que vuelva a K. Por otro lado, si una población es más pequeña que la capacidad de carga, aumentará de tamaño hasta que alcance esa capacidad de carga. Tenga en cuenta, sin embargo, que la capacidad de carga puede cambiar con el tiempo. K depende de una gran cantidad de factores, incluidas las condiciones abióticas y el impacto de otros organismos biológicos.

El crecimiento logístico proporciona una imagen precisa de la dinámica de la población de muchas especies. Se ha producido en situaciones de laboratorio en organismos unicelulares y en moscas de la fruta, a menudo cuando las poblaciones se mantienen en un espacio limitado en condiciones ambientales constantes.

Quizás sorprendentemente, sin embargo, hay menos ejemplos de crecimiento logístico en las poblaciones naturales. Esto puede deberse a que el modelo asume que la reacción del crecimiento de la población a la densidad de población (es decir, que el crecimiento de la población se ralentiza con densidades de población cada vez mayores, y que las poblaciones en realidad disminuyen de tamaño cuando la densidad está por encima de la capacidad de carga) es instantánea. En realidad, casi siempre hay un desfase de tiempo antes de que se sientan los efectos de la alta densidad de población. El lapso de tiempo también puede explicar por qué es más fácil obtener patrones de crecimiento logístico en el laboratorio, ya que la mayoría de las especies utilizadas en experimentos de laboratorio tienen ciclos de vida bastante simples en los que la reproducción es comparativamente rápida.

Las especies biológicas a veces se colocan en un continuo entre r-seleccionado y k-seleccionado, dependiendo de si su dinámica de población tiende a corresponder más al crecimiento exponencial o logístico. En las especies seleccionadas en r, tienden a haber fluctuaciones dramáticas, incluidos períodos de crecimiento exponencial seguidos de caídas de la población. Estas especies son particularmente adecuadas para aprovechar períodos breves de gran abundancia de recursos, y están especializadas para un rápido crecimiento y reproducción junto con buenas capacidades de dispersión.

En especies seleccionadas k, la densidad de población es más estable, a menudo porque estas especies ocupan hábitats bastante estables. Debido a que las especies seleccionadas k existen en densidades cercanas a la capacidad de carga del medio ambiente, existe una tremenda competencia entre individuos de la misma especie por recursos limitados. En consecuencia, los individuos seleccionados por k a menudo tienen rasgos que maximizan su capacidad competitiva. Numerosos rasgos biológicos están correlacionados con estas dos estrategias de historia de vida .

modelos Lotka-Volterra.

Hasta ahora nos hemos centrado en la dinámica poblacional de una sola especie de forma aislada. Los roles de las especies competidoras, las presas potenciales y los depredadores potenciales se incluyen en el modelo logístico de crecimiento solo en el sentido de que afectan la capacidad de carga del medio ambiente. Sin embargo, también es posible considerar directamente las interacciones entre especies en modelos de dinámica de poblaciones. Dos de los modelos que se han estudiado ampliamente son los de Lotka-Volterra, uno para la competencia entre dos especies y el otro para las interacciones entre depredadores y presas.

La competencia describe una situación en la que las poblaciones de dos especies utilizan un recurso que escasea. Los modelos Lotka-Volterra de la dinámica de la competencia de la población muestran que hay dos resultados posibles: o las dos especies competidoras son capaces de coexistir , o una de ellas conduce a la otra a la extinción. Estos modelos se han probado a fondo en el laboratorio, a menudo con levaduras competidoras o escarabajos de grano.

Se observaron muchos ejemplos de eliminación competitiva en experimentos de laboratorio. Una especie que sobrevivió bien en aislamiento declinaría y luego se extinguiría cuando se introdujera otra especie en el mismo ambiente. La coexistencia entre dos especies también se produjo en el laboratorio. Curiosamente, estos experimentos mostraron que el resultado de los experimentos de competencia dependía en gran medida de las circunstancias ambientales precisas proporcionadas. Los cambios leves en el medio ambiente, por ejemplo, en la temperatura, a menudo afectaban el resultado en las competiciones entre levaduras.

Los estudios en poblaciones naturales han demostrado que la competencia es bastante común. Por ejemplo, la eliminación de una especie a menudo hace que aumente la abundancia de especies que comparten los mismos recursos. Otro resultado importante que se ha derivado de las ecuaciones de la competencia Lotka-Volterra es que dos especies nunca pueden compartir el mismo nicho . Si utilizan los recursos exactamente de la misma manera, uno inevitablemente conducirá al otro a la extinción. Esto se denomina principio de exclusión competitiva . Los modelos Lotka-Volterra para la dinámica de poblaciones de depredadores y presas que interactúan producen cuatro resultados posibles. En primer lugar, las poblaciones de depredadores y presas pueden alcanzar puntos de equilibrio estables. En segundo lugar, los depredadores y las presas pueden tener ciclos interminables, oscilantes (alternos) de aumento y disminución. En tercer lugar, las especies depredadoras pueden extinguirse, dejando a las especies presas para lograr una densidad de población estable igual a su capacidad de carga. Cuarto, el depredador puede conducir a la presa a la extinción y luego extinguirse a sí mismo debido a la inanición.

Al igual que con la dinámica de la competencia, los biólogos han tratado de producir cada uno de estos efectos en entornos de laboratorio. Un resultado interesante revelado en estos experimentos fue que con ambientes bastante simples y limitados, el depredador siempre eliminaría a la presa y luego moriría de hambre. La persistencia de especies depredadoras y presas parecía depender de vivir en un entorno bastante complejo, incluidos lugares de escondite para las presas.

En poblaciones naturales, los estudios de las interacciones depredador-presa han implicado experimentos de eliminación de depredadores. Quizás sorprendentemente, a menudo ha resultado difícil demostrar de manera concluyente que los depredadores limitan la densidad de las presas. Esto puede deberse a que en muchos sistemas depredador-presa, los depredadores se centran en individuos viejos, enfermos o débiles. Sin embargo, un ejemplo convincente de un depredador que limitaba la densidad de presas involucró la eliminación de dingos en partes de Australia. En estas áreas, la densidad de canguros se disparó después de la eliminación de los depredadores.

Las oscilaciones continuas entre depredadores y presas no parecen ser comunes en las poblaciones naturales. Sin embargo, hay un ejemplo de oscilaciones en las poblaciones del lince de Canadá y su especie presa, la liebre con raquetas de nieve. Hay picos de abundancia de ambas especies aproximadamente cada diez años.

ver también Poblaciones.

Jennifer Yeh

Bibliografía

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