TEMAS DE ECOLOGÍA Biodiversidad, adaptaciones, poblaciones y comunidades.
ECOLOGÍA DE POBLACIONES
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Poblaciones
Ecología de poblaciones
¿Qué es una población?
Conjunto de individuos de una misma especie que comparten un tiempo y un lugar
Comparten un ciclo de vida
Los que están en un mismo estadío están involucrados en los mismos procesos
Comparten las tasas de los procesos
Existe intercambio de información genética entre ellos
Estudia la estructura y dinámica de las poblaciones
Sistema poblacional
Población Ambiente
Físico Biótico
Competidores
Depredadores
Parásitos
Patógenos
Presas
Mutualistas
Simbiontes
Comensales
Condiciones
Refugios
Sitios de nidificación
Nutrientes
+
La población presenta
Estructura Espacial
•Disposición espacial
•Estructura de hábitat
•Estructura de metapoblaciones
Estructura temporal
•Variaciones diurnos
•Variaciones estacionales
•Variaciones multianuales
Disposición espacial
Cómo se disponen los individuos de la población en el espacio
Hábitat 1
Hábitat 3
Hábitat 2
Estructura de hábitat
Cómo se distribuyen los individuos de la población en los distintos hábitats disponibles
Estructura de metapoblaciones
La población se divide en sub poblaciones relativamente aisladas
Dispersión
Subpob
Subpob
Subpob Subpob
Población distribuida en forma continua
No hay sub poblaciones
Estructura temporal
Horas
ActividadCiclo diurno
Meses
Abundancia
Ciclo estacional
Años
1 2 3 4 5 6 7
Abundancia
Variación de la abundancia estacional y multianual
¿Cómo se describe la abundancia?
•Tamaño poblacional: Número de individuos
•Densidad poblacional: número de individuos/unidad de área o volumen
•Biomasa: Ej: kg/ha
•Cobertura: proporción del área cubierta por individuos de la especie
•Indicadores relativos: cantos/hora, capturas/trampas, huellas/metros recorridos
100 m
100
m
Tamaño poblacional: 6
Densidad poblacional: 6/ha
Biomasa: 1800 kg/ha
Densidad: peces/litro de agua
Cobertura
1 árbol, 25% de cobertura
100 pastos, 75% de cobertura
Característica individual Característica poblacional
Tamaño
Edad
Sexo
Reproducción
Muerte
Comportamiento
Estructura de tamaños
Estructura de edades
Proporción de sexos
Tasa de reproducción
Tasa de mortalidad
Distribución de hábitat
Espaciamiento
Tasa de crecimiento poblacional
Competencia
Tasa de depredación
Entre las características poblacionales listadas, ¿cuáles son simple consecuencia de las individuales, y cuáles son emergentes del nivel de organización superior?
Propiedades emergentes de los niveles de organización de la materia
Organismos viven como miembros de poblaciones
Tamaño de población
Densidad de la población
Dispersión de la población
Como crecen las poblaciones?
Crecimiento poblacional
• Natalidad• Mortalidad• Ejemplo– Población de 100– 10 nacimientos y 8 muertes– Tasa de crecimiento del 2%
Tiempo
Números de la población
Fase lag
Fase Log
Capacidad de carga
Capacidad de carga
• Número optimo de individuos que un ecosistema puede soportar por un periodo extenso de tiempo.
Resistencia ambiental
• Alimento• Espacio• Enfermedades• Depredadores
Tipo de crecimiento población
Crecimiento exponencial
Crecimiento logistico
Tiempo
Crecimiento más complejo
K
K
Tam
año p
obla
ción
Crecimiento tipo J
Crecimiento tipo S
Crecimiento Exponencial
Crecimiento potencial
Crecimiento sin limites a una tasa maxima(potencial biotico)
Tasa actual de crecimiento: diferencias entre Nacimientos y mortalidad, corregido por lamigración
Colapso poblacional
1944 29 renos se introdujeron a la isla St. Matthew
1964 poplación se incremento a 6,000
Población colapso a solo 42 renos Todos murieron pocos Años después
Efecto de la mortalidad sobre el crecimientode la población
Algunas poblaciones muestran tasa altas de crecimiento de población (exponencial)
se reproducen a edades tempranasproduce muchos descendientespromedio de vida es corto
“adaptaciones tipo r-” para organismos con historias de vida en el cuál no consumen muchosrecurso y cuando los recursos no son limitantes
Poblaciones que tienen una capacidad innatapara el crecimiento poblacional
Usualmente esto es temporal, hasta quese alcanza la capacidad de carga
Que factores limitan el crecimiento de la población?
Muchas poblaciones son afectadas por su medio ambiente
“modelo crecimiento logistico”: crecimientoes rapido(exponencial)
Muchas especies estan adaptadaspara vivir cerca de la capacidad de carga (selección tipo K)
Compiten por recursosSe reproducen tarde en la vidaTienen pocos hijos y presentan cuidado paternalTienden a vivir largo tiempo (baja natalidad y mortalidad)
Historias de vida
Cuando se alcanza la capacidad de carga, la natalidad y mortalidad son iguales
Que clases de factores afectan el Crecimiento de la población?
Factores dependientes de la densidad:Incremento de la densidad limitan los
recursos disponibles para todosLimita el suplemento de alimentoAcumulación de desechos (toxicidad)
Factores independientes del tamaño de lapoblación pero afectan su crecimiento
Clima (puede contribuir a los ciclos )Desastres naturales
Se ha observado en poblaciones de insectos,aves y mamíferos (ej., lemings y otros roedores)
Predación?Suplemento de alimento?Hacinamientoestres desbalance hormonas
e infertilidad?
Competencia dentro de una comunidadInterespeciesIntraespecies
Competencia porque?Alimento, agua, espacio, sitios de reproducción,de protección, luz…
Efectos de la competencia intraespecífica
Reproducción Supervivencia
Recursos y condiciones
CompetenciaCuando son compartidos
Cuando son limitantes
Competencia
Interacción entre individuos que comparten el uso de un recurso limitante.
Disminución de supervivencia Disminución de
fecundidad
Disminución de fitness: menor contribución de descendientes a la siguiente generación
Individuos de la misma especie: intraespecífica
Individuos de distinta especie: interespecífica
Sin competencia
Competencia
· La competencia implica reciprocidad, aunque no necesariamente es totalmente simétrica.
La competencia puede aumentar la eficacia de los competidores fuertes, es decir, su contribución
proporcional a la generación siguiente
6 6 53
Competidor fuerte
Efecto último
Diminución de supervivencia
Disminución fecundidad
Disminución del fitness evolutivo
Efectos próximos
Disminución tamaño
Disminución biomasa
> Exposición a depredadores
> Uso de hábitats pobres
> Susceptibilidad enfermedades
Competencia
· El efecto de la competencia es mayor cuánto mayor es la densidad. Es un proceso denso dependiente.
Competencia
Explotación
Interferencia
Disminución de los recursos disponibles para un individuo debido a su consumo por parte de otro individuo
Disminución de los recursos disponibles para un individuo debido a su interacción con otro individuo
Territorialidad
Defender un territorio tiene beneficios y costos
Interferencia
Recursos escasos
Recursos abundantes
El tamaño del territorio puede variar
Isla de Pascua
Retos de la crecimiento de las poblaciones humanas
• 250,000 niños nacen cada día• 19,000 personas mueren cada día• 2 billones de personas no tiene suficiente
alimento, agua y aire limpio.
Expandiendo el estres económico al medio ambiente
Estructura de las poblaciones
DensidadDispersion- como los organismos se Agrupa en su rango geografico
Patrón agregado
Mas común en la naturalezaDistribución heterogenea de los recursosComportamiento socialApareamientoSeguridad basado en los números
Distribución uniforme
Alguna vez resulta de las interacciones entreIndividuos en la población
(lidear con recursos escasos)Plantas en el desierto- raices compitenPor agua y nutrientes
Anidamiento de los pinguinos (en islas)
Patrones al azarningún factor contribuye a la atracción
o repulsión entre individuos
Raro, pero puede ocurrir cuando no hay Presiones debidos al medio ambienteSe exibe principalmente por plantas
COMUNIDADES
Interacciones en la comunidad
Comunidad- todas las interacciones de las poblaciones dentro de un ecosistema
Interacciones tienden a mantener un balance entre los recursos y consumidores
Poblaciones actuan como agentes de selecciónnatural (ej. Predador-presa)
Con el tiempo- coevolución
Miembros de especies, o especies cercanamente relacionadas compitenPor recursos limitados
Dos especies de cirripedios que viven en zonasentre mareas. Una especie (A) dominaLa zona superior y la (B) predomina en la zonainferior (humeda)
Cuando la especie inferior es removida, la superior se dispersa dentro de la otra área.
Experimento de remoción
Control
Remoción
Interacciones predador-presa
Presa usualmente supera en número a losdepredadores, los herbivoros predan sobre las plantas
Predadores y presa ejercen una gran presión sobre el otro:Presa evoluciona para ser más díficil de capturar
Predadores evolucionan para ser mejorescazadores
Interacción (- +) Una especie es beneficiada y la otra perjudicada por la interacción. DEPREDACION: es el consumo de un organismo (la presa) por parte de otro organismo (el depredador), estando la presa viva en el momento del ataque.
•Depredación verdadera
•Parasitismo
•Herbivoría
•Parasitoidismo
•Parasitismo de cría
Depredación
Presión de selección
Aumenta fitness depredadores
Disminuye fitness presas
Aumentar eficiencia de ataque Disminuir tasa de ataque
Coevolución: cada especie está influenciada por la otra
DepredadorEficiencia de búsquedaEficiencia de ataque y manipulación
Especializaciones
OlfatoVistaOído
GarrasVelocidadDenticiónMovimientos silenciosos
Búsqueda
Ataque y manipulación
“Depredadores visuales”
“Depredadores olfativos”
La velocidad, tamaño, garras y dentición permiten al yaguareté la captura y muerte de presas grandes
Dibujos de Fauna Argentina. Vol 21. CEAL
Presa
Cripsis o mimetismoUso de hábitat
Movimientos silenciosos
MorfológicosQuímicos
PalatabilidadAposematismo
ComportamientoRespuesta inmune
Hacerse menos detectable Mecanismos de defensa Detección del depredador
Oido OlfatoVista
Comportamiento
Presa
Cripsis o mimetismoUso de hábitat
Movimientos silenciosos
MorfológicosQuímicos
PalatabilidadAposematismo
ComportamientoRespuesta inmune
Hacerse menos detectable Mecanismos de defensa Detección del depredador
Oido OlfatoVista
Comportamiento
Donde esta el pez?
Donde esta el ave?
Asemejarse a un objeto poco interesante
Preparado para una emboscada
Coloración de advertencia, aproximarse bajo propio riesgo
Mimecria
Serpiente Coral (venenosa)
Falsa coral(no venenosa)
Ambos de estas mariposas saben mal
monarca viceroy
Coloración para asustar
Mosca que mimetiza una araña
Armas químicas:escarabajo libera toxina
Mariposa monarca alimentandose
La mariposa Monara esta adaptada para vivir sobre una especie tóxicaPonen huevos sobre la plantaLarva se alimenta de la plantaLas larvas acumulan la toxina en sus propios tejidos como defensa contra los depredadores!
Estrella de mar Predadora Pisaster
Cuando se remueve, su presa (moluscos) crecen en número y provoca que afecte el desarrollo de algas y otros invertebrados
Elefante es otro ejemplo
Pastos y arbustos y pequeños árboles; ayuda mantener el ambiente de savana
Sucesión: Monte St.Helens
1980 1989
TiposTipos
• 1.SUCESIÓN PRIMARIA:
• La sucesión primaria intenta alcanzar el climax partiendo de una zona desnuda.
• 2.SUCESIÓN SECUNDARIA:
• La sucesión secundaria parte de una etapa de la serie producida por una perturbación, por ejemplo un incendio.
TiposTipos
• 3.SUCESIÓN REGRESIVA O DISCLÍMAX:• Son las que llevan en sentido contrario al clímax, es decir, hacia etapas
inmaduras del ecosistema. Las causas del disclímax tienen su origen en el ambiente, y muy destacadamente en la acción del hombre . No se trata de una sucesión ecológica invertida, sino de una regresión forzosa del ecosistema por la destrucción de alguna etapa de la serie, por ejemplo a causa de un incendio forestal sin regeneramiento, que podría dar paso a la desertización.
• Cuando el biotopo inicial del que parten las comunidades hacia el clímax tiene un origen acuático, a las series de sucesión se les denomina hidroseries. Si las series se producen sobre un terreno seco se les denominan xeroseries.
TiposTipos
4. XEROSERIE : Se denominan xerosere a las sucesiones vegetacionales que se inician en la roca. Se pueden diferenciar etapas:
La primera es la etapa de líquenes crustáceos, en que las condiciones de aridez son extremas. Debido a la falta de agua y suelo, sólo los más pequeños de los líquenes son capaces de sobrevivir. Estas pequeñas plantas rompen minúsculas pedazos de la roca y, al morir, le agregan materia orgánica. La segunda etapa es la de líquenes foliosos, que son capaces de invadir el territorio cuando las condiciones han sido mejoradas con relación a la roca original.
Conforme la roca es humedecida se empiezana liberar los nutrientes (erosión).
Liquenes liberan sustancias acidas que aceleranel proceso (organismos pioneros)
Los musgos crecen sobre los liquenes o junto a ellos y atrapan materia organica de organismos endescomposición. A su vez ellos proveen de nutrientes y atrapan humedad
Las semillas de plantas superiores germinan,y ellas contribuyen con materia organica al suelo
Arbustos leñosos toman ventaja del sueloy su sombra mata a los liquenes y a losmusgos.
Eventualmente los arboles crecen y ensombrecen a los arbustos
Arboles más grandes a su vez cubren a los arboles más pequeños y se alcanza el Bosque climax
Esto toma algunos cientos de años.
TiposTipos
5. HIDROSERIES: Se originan en un medio acuáticose caracterizan por su simpleza y por tener raíces fijas en el fondo y follaje totalmente sumergido.
mantienen sus raíces fijas al fondo, pero su follaje emerge sobre la superficie del agua.
Cuando la profundidad de la masa de agua (lago o laguna) ha disminuido por acumulación de plantas sumergidas, se producen condiciones favorables para el establecimiento de una etapa flotante.
no queda agua libre sobre el suelo, sin embargo, son terrenos de gran humedad.
El suelo se encuentra mejor desarrollado y por lo tanto ya no es un factor limitante para la vegetación. También desaparece el exceso de agua y sólo se transforma en problema durante alguna parte del año. En vez, el factor limitante es el clima.
La etapa final, clímax o bosque, es la etapa de equilibrio sucesional, donde la asociación vegetal ya no se modifica.
Sucesión secundaria se observa en áreas Abandonadas
campohierbas plantas perennes arbustos pinos y árboles de rapido crecimiento deciduo Plantas leñoras
Tendencia de los Tendencia de los ecosistemasecosistemas
• La tendencia de los ecosistemas es alcanzar el clímax o comunidad climácica. Se denomina así al estado teórico de máxima estabilidad y eficiencia ecológica. El proceso que se desarrolla hasta alcanzar el clímax se llama sucesión, y al conjunto de fases que se van atravesando desde el ecosistema inicial (todas ellas de complejidad creciente) se les denomina serie evolutiva.
Sucesión de un ecosistema
Años:---0-----1-----2-------3-20-------25<>100--------150-------
Raso Pradera Arbustos Bosque Pinos Bosque caducifolio
Comunidad Climaxautoperpetua
Varia dependiendo del bioma- desde bosquelluvioso a desieto o tundra
Muchos ecosistemas se mantienen comosubclimax
Praderas no progresan a bosque