Este documento trata sobre la ecología demográfica y contiene información sobre natalidad, mortalidad y crecimiento poblacional. Explica conceptos como fecundidad, fertilidad, longevidad potencial y alcanzada. También describe tres tipos de curvas de supervivencia y técnicas para estimar patrones de supervivencia como tablas de vida. Finalmente, define los modelos de crecimiento geométrico, exponencial y logístico de las poblaciones.

1. Ecología demográfica Capitulo 4 Ecología Marina Ingeniería en pesquerías UABCS, Dr. Carlos Cáceres Martínez

2. Natalidad La producción de nuevos individuos por nacimientos, eclosión, germinación o fisión Debemos distinguir dos aspectos: Fecundidad Fertilidad

3. Natalidad Fecundidad es un concepto fisiológico que se refiere al potencial y capacidad reproductiva de los individuos Fertilidad es un concepto ecológico basado en el número de reclutas viables que se producen durante un periodo de tiempo dado La fertilidad alcanzada y la fecundidad potencial deben de ser distinguidas con claridad

4. Natalidad Ejemplo; la Fertilidad alcanzada para la población humana puede ser de solo 1 nacimiento por 15 años por hembra en edad fértil Mientras que la fecundidad potencial para los humanos es de 1 nacimiento por 10 hasta 11 meses por hembra en edad fértil

5. Mortalidad Los biólogos están interesados no solamente por que los organismos mueren sino también porque mueren a una cierta edad Longevidad – es la edad de muerte de los individuos en una población Tenemos dos tipos: Longevidad Potencial Longevidad Alcanzada

6. Mortalidad Longevidad Potencial La duración de la vida de un individuo de una especie particular es el límite fijado por sus capacidades fisiológicas del mismo, quien simplemente muere envejecido El promedio de la longevidad de los individuos viviendo bajo optimas condiciones Sin embargo, los organismos rara vez viven en optimas condiciones la mayoría muere victima de enfermedades, o devorado por depredadores o por una muerte ocasionada por un sin número de peligros naturales

7. Mortalidad Longevidad Alcanzada La duración de la vida de un organismo Puede medirse en el campo mientras que la longevidad potencial solamente en los laboratorios y zoológicos

8. exemplos El petirrojo Europeo tienen una esperanza de vida de un año en la naturaleza, mientras que puede vivir al menos 11 años en cautiverio. La Almeja Catarina Argopectenventricosustiene en la naturaleza una vida también de un año de duración mientras que en laboratorio o bajo protección puede sobrevivir mas de tres años.

9. Tipo I La supervivencia en los jóvenes es alta y la mortalidad se produce en los individuos viejos Tipo II Las tasas de mortalidad se presentan independiente de la edad Tipo III Se presenta una tasa de mortalidad alta cuando los organismos son jóvenes y baja cuando son viejos

10. Tipos de curvas de supervivencia Tipo 1- Baja tasa de mortalidad para la totalidad del periodo de vida, pero alta tasa de mortalidad en los organismos viejos, ejemplo; humanos y mamíferos grandes Tipo 2- Tasa de mortalidad independiente de la edad, ejemplo; pájaros y lagartijas Tipo 3- Alta tasa de mortalidad en los primeros estadios de vida, seguido de un periodo de mortalidad baja pero manifestando perdidas constantes, ejemplo; invertebrados, peces y parásitos

11. ¿Qué tanto se ajustan las poblaciones naturales a estos modelos? La mayoría de las poblaciones naturales no se ajusta perfectamente a los tres tipos descritos, sino que muestran prácticamente todas las formas de supervivencia intermedia entre las tres curvas. Incluso una especie puede mostrar una notable variabilidad en su supervivencia e un ambiente a otro.

12. Técnicas para el estudio de la Demografía

13. Conceptos La curva de supervivencia resume el patrón de supervivencia de una población. La distribución de edades de una población refleja su historia de supervivencia y reproducción y su potencial de crecimiento futuro. La tabla de vida combinada con la tabla de fecundidad puede servir para estimar la tasa neta de reproducción (R0), la tasa geométrica de incremento (), tiempo de generación (T) y la tasa intrínseca de crecimiento per cápita. La dispersión puede aumentar o disminuir las densidades locales de las poblaciones

14. Estimación de los patrones de supervivencia Existen tres formas para estimar los patrones de supervivencia dentro de una población. Primero hay que identificar un gran numero de individuos que hayan nacido aproximadamente al mismo tiempo y mantener registros de ellos desde el nacimiento hasta la muerte. El grupo nacido en el mismo periodo se denomina cohorte.

17. Otra forma de estimar los patrones de supervivencia es registrar la edad de muerte de un gran numero de individuos segundo método. En este caso los individuos de la muestra de estudio habrán nacido en diferentes periodos de tiempo. Con este método se obtiene una Tabla de Vida Estática ya que los datos se obtienen en un corto periodo de tiempo. Para ello se marcan individuos y las marcas se recuperan después cuando se encuentra al organismo muerto, entonces se estima la edad a partir de estructuras duras dientes, osamentas, otolitos etc..

18. El tercer método es a partir de la distribución de edades Una distribución de edades consiste en la proporción de individuos de diferentes edades dentro de una población. Se calcula la diferencia entre la proporción de individuos de edades consecutivas, este método también se puede obtener a partir de un atabla de edades estática.

22. Podemos estimar la supervivencia calculando las diferencias en las proporciones de individuos de las clases de edad subsiguientes

24. Ejemplo: una tabla de vida para una cohorte de gorriones

25. Ejemplo 2 Tabla de vida dinámica para larvas de ostión del pacífico Crassostrea gigas en cultivo, hasta su metamorfosis

26. Curva de supervivencia construida a partir de la tabla de vida de las larvas de Crassostrea gigas. El modelo de ajuste fue de tipo exponencial como lo indica la ecuación que acompaña la figura.

27. Ejemplo 3Tabla de vida estática para el caracol Astraeaturbánicaconstruida a partir de una muestra poblacional y su distribución de frecuencia de tallas. DB= diámetro basal del opérculo mm para una muestra de n=480 individuos La edad está validada a partir del conteo de bandas de los opérculos.

28. Tabla de vida estática construida a partir de las proporciones de desaparición de las tallas subsecuentes en la distribución de tallas de opérculos para Astraeaturbánica Curva de supervivencia generada y descrita por un polinomio de tercer grado. En este caso la curva puede describirse por dos periodos de tipo exponencial negativo.

29. CRECIMIENTO POBLACIONAL

30. CrecimientoPoblacinal Se refiere a como se incrementa y decrementan los individuos en unapoblación (N, t) Reflejalasdiferencias entre los nacimientos y lasmuertes si en la poblacióninocurrenpocosnacimientos si en la poblaciónocurrenmuertes

31. Crecimiento Poblacional Nacimientos – Muertes en el intervalo de tiempo correspondiente Cambios en el tamaño de la población durante un intervalo de tiempo = Si N representa el tamaño de la población y t representa el tiempo entonces ΔN es el cambio de la población y Δt es el intervalo de tiempo Podemos expresarlo con la siguiente ecuación: ΔN = B-D Δt B- numero de nacimientos en la población D- numero de muertes en la población

32. Crecimiento Poblacional Si r = b - d Entonces la ecuación, dN/dt = rN La tasa de cambio de la población (dN/dt) es una función de r (tasa de incremento) y del tamaño de la población (N)

33. Crecimiento Geométrico Cuando las generaciones no se sobreponen, el crecimiento puede ser modelado geométricamente. Nt= Noλt Nt = Numero de individuos en el tiempo t. No = Número inicial de individuos. λ = Tasa de incremento geométrico. t = Numero de intervalos de tiempo o generaciones.

34. Numero de individuos en el tiempo inicial 0 multiplicado por elevado a la potencia t Numero de intervalos de tiempo en horas, días, años, etc. Promedio de descendientes producidos por un individuo durante un intervalo de tiempo Numero de individuos en un tiempo t

35. Creciendo geométricamente, el numero de Phlox en cualquier momento puede calcularse usando Nt=N0  t o multiplicando el tamaño previo de la población por = 2.4177

36. Crecimiento exponencial El crecimiento de una población en un ambiente ilimitado puede ser modelado exponencialmente. dN / dt = rmax N Ocurre en poblaciones que las generaciones se sobreponen . Como el tamaño de la población (N) se incrementa la tasa de crecimiento se incrementa (dN/dt) hasta hacerse mayor.

37. Crecimiento Exponencial Para una población con crecimiento exponencial su tamaño puede ser calculado para cualquier tiempo como sigue: Nt = Noert Nt= numero de individuos al tiempo t. N0 = numero inicial de individuos. e = base del logaritmo natural. r (= rmax ) = tasa de incremento per cápita. t = numero de intervalos de tiempo.

38. Esta forma de la ecuación para el crecimiento exponencial de la población expresa la velocidad de cambio en la población como el producto de r y N Velocidad de cambio de la población ..es igual a la tasa de incremento per cápita multiplicada por el numero de individuos Cambio en el numero de individuos numero de individuos Cambio en el tiempo Tasa intrínseca de crecimiento Esta forma de la ecuación para el crecimiento exponencial calcula el tamaño de la población El numero de individuos en un tiempo t ..es igual al numero inicial multiplicado por eelevado a la potencia rt Numero de intervalos de tiempo en horas, días, años, etc. Base de los logaritmos Leperianos Tasa intrínseca de incremento como descendencia por intervalo de tiempo

39. Después de la colonización, la población de pino silvestre creció exponencialmente durante 500 años La tasa de acumulación de polen en los sedimentos de los lagos puede usarse como un índice del tamaño de la población El polen de los sedimentos de los lagos indica que el pino silvestre colonizó la región norte de Gran Bretaña hace 9,500 años

40. Desde su protección en 1940, la población de grullas blancas ha crecido exponencialmente de22 adultos a mas de 220 para 2005

41. Sin embargo, en menos de 20 años el tamaño de la población era menor del que se había previsto con el modelo exponencial, lo que sugería que el crecimiento de la población se había ralentizado Después de la colonización la población de tórtolas turcas de Gran Bretaña creció exponencialmente

42. Exponencial dN = rmaxN dt El crecimiento de la población esta definido matemáticamente Dos tipos de crecimiento poblacional Logístico dN = rmaxN(K-N) dt K

43. N es el número de individuos de la población en cualquier momento dado (t), y dN/dt es la tasa de crecimiento de la población (el cambio en el número de individuos a lo largo del tiempo). Crecimiento exponencial es que, aunque la tasa de crecimiento per cápita permanezca constante, la tasa de crecimiento se incrementa cuando el tamaño de la población se incrementa.

44. La curva de crecimiento logístico se representa con una curva sigmoide, o en forma de S. Hay una fase de establecimiento en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración (2). Luego, a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) y finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga. http://biologia-jct.iespana.es/curtis/autoeval/eval52-3.htm

45. Crecimiento poblacional Logístico Con forme los recursos necesarios para al población decrecen la tasa de crecimiento poblacional decrece y eventualmente se detiene. La curva de crecimiento se dibuja de tipo S-sigmoide Capacidad de Carga (K) es el numero de individuos de una población que el ambiente puede soportar. Una cantidad finita de recursos solo pueden soportar un numero finito de individuos.

46. Crecimiento Poblacional Logístico dN/dt = rmaxN(1-N/K) rmax = Tasa de incremento máxima por cápita bajo condiciones ideales. Cuando N se acerca a K, el componente derecho de la ecuación se acerca a cero. Con forme el tamaño de la población se incrementa , la tasa logística de crecimiento se reduce a solo una fracción de la tasa de crecimiento. Alta tasa de crecimiento cuando N=K/2. N/K = Resistencia del Ambiente.

47. Limites para el crecimiento poblacional El ambiente limita el crecimiento de la población alterando las tasas de natalidad y mortalidad. Factores dependientes de la densidad Enfermedades, parásitos, competencia por recursos Las poblaciones no muestran continuidad en el crecimiento geométrico Cuando la densidad se incrementa los organismos reducen su fertilidad y la longevidad individual en la ´población Esto reduce la tasa de incremento poblacional hasta que eventualmente la población deja de crecer La curva de crecimiento se define como tipo S o sigmoidea K = capacidad de carga (arriba de la asíntota o valor máximo) – es el máximo numero de organismos que el ambiente puede soportar Factores independientes de la densidad Desastres naturales Clima

48. Capacidad de carga: población máxima El crecimiento cesa: el tamaño de la población se estabiliza a la capacidad de carga K El crecimiento disminuye La población crece rápidamente

49. La ecuación logística presenta la tasa de cambio en una población como una función de rm N y K Cuando la proporción N/K aumenta, el crecimiento de la población disminuye Tamaño de la población Cambio en el numero de individuos Capacidad de carga Tasa intrínseca de crecimiento Cambio en tiempo

50. En el modelo logístico, r la tasa de incremento per cápita real, disminuye cuando N aumenta. La tasa máxima de incremento rm, se produce a un tamaño de población muy bajo. Si N<K, r es positivo y la población crece. Si N=K, r = 0 y la población deja de crecer. Si N>K, r es negativo y la población disminuye

51. Cada punto es una población diferente Cuando los investigadores aumentaron la densidad de D. pulex, la tasa de incremento per cápita disminuyó. A densidades de 24 y 32 D. pulex, por cc. R era menor que cero, lo que indicaba una población en declive

52. A mayores densidades el crecimiento disminuye y después se estabiliza. Fig. 11.9 A densidades bajas la población de levaduras crece con una alta tasa

54. Las fijaciones aumentaron rápidamente la densidad de percebes. Después de unas dos semanas la población se estabilizó.

55. Cuando la peste bobina, una enfermedad del ganado, fue erradicada del, Serengueti* la población de búfalos comenzó a crecer La población de búfalos se estabilizó en una década Peste bobina erradicada * Nor-Este de Tanzania

56. Ejemplo de los pinzones de las Islas Galápagos (límites al crecimiento de poblaciones) Boag & Grant (1989)- Estudiaron ala población de Geospizafortis , población dominante de pinzones en la Isla La Genovesa (situada al norte) (1,200). Esta región se caracteriza por ser un ambiente cambiante (marco ambiental).

57. Sin embargo la población decayó después de un periodo de sequía en 1977 hasta un valor de 180 pinzones. La población de plantas decayó y no se produjeron semillas alimento de los pinzones. 1983 – la lluvia aumento diez veces el promedio anual y se produjo un incremento de plantas productoras de semillas, en consecuencia las semillas abundaron y las orugas de tal forma que la población de pinzones alcanzó el numero de1,100.

58. Sequía de 1976 a 1077= mortalidad de pinzones Lluvias abundantes 1983 alta tasa de crecimiento poblacional de la población de pinzones

59. Los pinzones de cactus y reproducción de cactus Grant & Grant 1989, documentaron diferentes maneras en que los pinzones usan los cactus: Abren botones florares en la estación seca para comer polen Consumen el polen y el néctar de las flores maduras Comen la cubierta externa de la semilla llamada aril Comen semillas Comen insectos de los trozos podridos de cactus y debajo de la corteza

60. Los pinzones de cactus y reproducción de cactus Durante su alimentación los pinzones dañan muchas flores produciendo una reducción en la tasa de fertilización del cactus. Estas actividades realizadas durante la estación lluviosa, puede reducir las semillas disponibles para los pinzones durante la estación de seca. Opuntia helleri una de las fuentes de alimento de los pinzones se vio negativamente afectada por la condición del Niño en 1983, ese año los cactus se dañaron por: Algunos cactus absorbieron mucha agua y sus raíces no pudieron sostenerlos y fueron derribados por el viento Los cactus de los acantilados se llenaron de espuma de mar durante las tormentas produciendo un estess osmótico Las lluvias estimularon el crecimiento de una enredadera que cubrió los cactus Como consecuencia la producción de flores y frutos se vio gravemente reducida por varios años

61. Cuando las flores de los cactus son abundantes el daño producido por los pinzones es bajo El daño aumenta cuando la abundancia de flores es baja

62. Durante los años de bajas precipitaciones los pinzones de cactus producen una nidada o ninguna Durante los años de altas precipitaciones producen de 4 a 6 nidadas

63. Cuando el numero de orugas disponibles para alimentar a los polluelos aumentó entre 1881 y 1983 … el numero de crías producidas por la población también aumentó

64. Población humana

65. La mayor parte de la población humana se concentra en Asia

66. Las mayores densidades de población humana se encuentran en zonas costeras de todos los continentes

67. La población de Ruanda crece rápidamente Mientras que la población de Suecia y Hungría declina lentamente

68. La distribución de edades y la tasa de incremento per capitar igual a cero indican que la población de Suecia es estable b= tasa de natalidad =0.010 d= tasa de mortalidad =0.010 b-d=r=0.000 ♀ ♂

69. La distribución de edades y el valor negativo de r en Hungría indican una población en declive b= tasa de natalidad =0.010 d= tasa de mortalidad =0.013 b-d=r=0.003 ♀ ♂

70. La distribución de edades en Ruanda y el alto valor de r indican una población en rápido crecimiento (en expansión) b= tasa de natalidad =0.040 d= tasa de mortalidad =0.021 b-d=r=0.019 ♀ ♂

71. Durante los últimos 2000 años la población mundial se ha incrementado exponencialmente

72. ..sin embargo, si se representa sólo un siglo, entre 1950 y 2050, la población humana muestra claros signos de reducción en la tasa de crecimiento, que alcanzó su nivel máximo en 1962-63