Crecimiento poblacional y demografía

Francisco Molina Freaner freaner@unam.mx

Universidad de Sonora

Licenciatura en Biología

Curso: Ecología

región

biosfera

paisaje

ecosistema

comunidad

interacción

población

individuo

En esta clase exploramos el crecimiento poblacional en condiciones en las que la dinámica es solo una función de los procesos demográficos de nacimiento y mortalidad. Es decir en poblaciones cerradas

Definiciones básicas • Nt+1=Nt + Nat-Mort + Inm - Emi • N: Número de individuos en tiempo t • Nat: Natalidad (nacimiento; nuevo

reclutamiento local) • Mort: Mortalidad (muertes) • Inm: Inmigración (los que llegan) • Emi: Emigración (los que se van)

• Enfoque poblacional (poblaciones

cerradas) • Enfoque metapoblacional

(poblaciones abiertas)

• Enfasis en procesos demográficos

Los nacimientos y la inmigración agrega individuos a la población.

Nacimientos Inmigración

Tamaño poblacional

Emigración

Muertes La muerte y la emigración remueve individuos de la población

Procesos demográficos

• Poblaciones cerradas: – Natalidad (nacimientos) – Mortalidad (muertes)

• Poblaciones abiertas: – Natalidad, mortalidad, inmigración y

emigración

El crecimiento poblacional refleja la diferencia entre las tasas de natalidad y mortalidad

• Nt+1= Nt + Nat - Mort • b= tasa de natalidad per cápita • d=tasa de mortalidad per cápita • ∆N/∆t = (b-d) N t • dN/dt = (b-d) N • dN/dt = r N • r = tasa instantánea de crecimiento

per cápita

Crecimiento poblacional exponencial

• dN/dt = r N • N(t)= N(0)e rt

• r = 0; población estable • r > 0; población crece • r < 0; población

decrece

0 5 10 15 0

500

1,000

1,500

2,000

Número de generaciones

Tam

año

pobl

acio

nal (

N)

dN dt

1.0N

dN dt

0.5N

El crecimiento exponencial es característico de poblaciones que habitan ambientes favorables a bajas

densidades como es el caso de la colonización de nuevos hábitats

Un caso local: Borrego cimarrón en la Isla del Tiburón

TABLAS DE VIDA

DEMOGRAFÍA

DEMOGRAFIA: tablas de vida

• Con el objeto de obtener una imagen clara y sistemática de la mortalidad y natalidad de una población, los ecólogos utilizan un enfoque que incluye la construcción de tablas de vida.

• La tabla de vida consiste en una representación de la mortalidad específica para cada edad.

• La construcción de la tabla de vida empieza con una cohorte, un grupo de individuos nacidos en el mismo período de tiempo

Datos de las tablas de vida

Cohorte de 530 ardillas (Sciurus

carolinensis) de una población de Virginia, estudiada por un período de diez años. Toda la cohorte había muerto 6 años despues del inicio del estudio

x = edad en años

n = número de sobrevivientes

lx = probabilidad de sobrevivir a la categoría x de edad

Ejemplo de una tabla de vida; el caso de la sobrevivencia de la ardilla Sciurus

carolinensis

Diferentes tipos de tablas de vida

• Tabla de vida dinámica o de cohorte (horizontal): se sigue la suerte de un grupo de individuos nacidos en un momento dado desde el nacimiento hasta la muerte, como el caso de la ardilla gris

• Tabla de vida vertical o específica en el tiempo: se construye realizando muestreos de la población para obtener una distribución de clases de edad durante un único período de tiempo. Tiene varias suposiciones que es necesario analizar

Tabla de vida horizontal vs vertical

• Horizontal: Requiere mayor tiempo y esfuerzo. Datos mas precisos

• Vertical: Requiere de menos tiempo y esfuerzo. Datos de menor calidad y haciendo varias suposiciones que a menudo no se cumplen

• Enfoque matricial

Otros ejemplos de tabla de vida (horizontal) para otras especies

El caso de un Lepidóptero El caso de una planta anual

Las tablas de vida proporcionan datos para las curvas de sobrevivencia

Tipos de curva de sobrevivencia

Humanos, algunos mamíferos, etc.

Aves, reptiles, roedores, etc.

Invertebrados, peces, plantas, etc.

Tablas de vida

• Síntesis del proceso de mortalidad (sobrevivencia) a lo largo del ciclo de vida.

• Procesos demográficos: mortalidad y natalidad

• Natalidad: nacimientos

Tasas de natalidad

• Número de nacimientos por cada 1000 individuos: tasa de natalidad absoluta

• Sistema reproductivo de la población; individuos asexuales, hermafroditas o unisexuales

• En poblaciones dioicas que se reproducen sexualmente, solo las hembras dan a luz. Dado que el aumento poblacional es una función de la reproducción de las hembras:

• bx = tasa de natalidad específica a la edad; cantidad promedio de crías (hembras) nacidas de una hembra

Cálculo de la natalidad

Para el caso de la población de ardillas grises, la natalidad (bx) es de dos hembras para las hembras de un año de edad, tres hembras producidas por hembras de dos y tres años, etc. La suma (∑) de los valores de b en todas las clases de edad proporciona una estimación de la cantidad promedio de progenie nacida de una hembra durante toda su vida, denominada tasa bruta de reproducción

Las tasas de natalidad y sobrevivencia determinan la tasa de reproducción neta

Σlxbx: tasa reproductiva neta lxbx: cantidad media de hembras nacidas ajustadas para la sobrevivencia

Tasa reproductiva neta (R0)

• R0: cantidad promedio de hembras que quedarán durante una vida de una hembra recién nacida

• Si R0 < 1, las hembras no se están reemplazando y la población disminuye

• Si R0 > 1, las hembras se están mas que reemplazando y la población aumenta

Enfoque matricial

• Obtención de datos de mortalidad y natalidad de los individuos por un período corto de tiempo en la vida de la especie.

• Usar los datos de mortalidad y natalidad para simular como crecería la población y estimar la tasa de crecimiento poblacional ()

Enfoque matricial: proyección de la población

Proyección poblacional

λ = N (t + 1) / N (t) λ es la tasa finita de crecimiento poblacional o tasa de multiplicación finita

anual

Proyección de la población de ardillas grises

Nt = N (0) λt

Los procesos estocásticos pueden influir en la dinámica poblacional

• Las variaciones aleatorias (estocásticas) en las tasas de natalidad y mortalidad que se producen en las poblaciones año tras año se denominan estocasticidad demográfica

• Las variaciones aleatorias en el ambiente, como la variación en el clima o eventos catastróficos (incendios) pueden influir en las tasas de natalidad y mortalidad; a esta variación se le denomina estocasticidad ambiental

Las poblaciones pequeñas son mas propensas a extinguirse

• En el caso de las plantas, la fertilidad en poblaciones pequeñas se reduce debido a la menor tasa de visita por polinizadores

Efecto Allee

• Las poblaciones pequeñas son mas susceptibles a la estocasticidad demográfica y ambiental

• Felinos: encontrar pareja a baja densidad resulta mas dificil

• Insectos: feromonas no llegan a las posibles parejas a bajas densidades

• La disminución de la reproducción o sobrevivencia bajo condiciones de baja densidad poblacional se conoce como efecto Allee

Conceptos importantes

• Procesos demográficos (mortalidad, natalidad)

• ¿De que depende el crecimiento poblacional? • Tablas de vida (tipos) • Enfoque matricial • Tasa reproductiva neta • Efecto Allee

Lectura optativa

• Capítulo 10 del libro de Smith y Smith (Crecimiento poblacional) y capítulo 2 (Ecologia de poblaciones) del libro de Julia Carabias (2009)

• Siguiente clase: regulación intraespecífica de la población