Tema 8 (1). Propiedades de las poblaciones Características del

Tema 8 (1). Propiedades de las poblaciones
Índice
0. El conocimiento científico: características y método
1. Investigaciones de patrones e investigaciones de procesos
2. La ecología de poblaciones: objetivos y definiciones
2.1. La ecología de poblaciones para distintos autores
2.2. Concepto de población
2.3. Poblaciones o demos y metapoblaciones.
2.4. Clinas
3. Problemas prácticos del estudio de las poblaciones
3.1. Los límites de las poblaciones
3.2. Organismos unitarios y modulares
3.3. Genets y clones
3.4. Variabilidad intrapoblacional
Características del conocimiento científico
Organización sistemática del conocimiento formulando leyes generales y teorías que
muestran pautas de relación entre tipos muy diferentes de fenómenos
¿Cómo ocurren los eventos observados? Las explicaciones de los sucesos naturales
identifican las condiciones que han llevado a que estos ocurran.
Las explicaciones deben poder ser contrastadas empíricamente, incluyendo la posibilidad
de refutación (“falsación”) empírica
El método científico hipotético-deductivo
Episodio imaginativo: Las hipótesis (conjeturas imaginativas) proporcionan pistas sobre
dónde encontrar la verdad
Episodio crítico: las hipótesis son sometidas a comprobación empírica deduciendo sus
consecuencias (predicciones) para el mundo real y examinando si son correctas.
1
Investigaciones de patrones y procesos
Investigaciones de patrones: detectar y describir regularidades
Relaciones entre el tamaño corporal de los animales y su abundancia media en 212 especies de la
zona templada
Investigaciones de patrones y procesos
Investigaciones de procesos: establecer los mecanismos ecológicos responsables de los
patrones o regularidades que se observan en la naturaleza
2
La ecología de poblaciones para distintos autores
Estudio de los tamaños y, en menor medida, de las distribuciones de las
poblaciones de animales y plantas, y de los procesos -particularmente
los procesos biológicos- que determinan estos tamaños (Begon y
Mortimer 1986)
Estudio de las poblaciones animales y vegetales, sus patrones de
variación en el espacio y en el tiempo, y de los factores que los afectan
(Hassel 1988)
Entender la dinámica de las poblaciones caracterizando tanto los
procesos locales que afectan a los nacimientos como a las muertes, y
los movimientos de los individuos entre localidades (Ricklefs 1990)
Concepto de población
Agrupación de individuos de una misma especie que
conviven en un área determinada
Grupo de organismos de la misma especie que ocupan un
espacio particular en un tiempo determinado y que, por lo
tanto, pueden potencialmente reproducirse entre sí (Krebs
1986)
Una población comprende los individuos de una especie
dentro de un área prescrita (Ricklefs 1990)
3
Poblaciones o demos y metapoblaciones
Las poblaciones o demos son las unidades colectivas más pequeñas de
organismos de la misma especie: están formadas por grupos de individuos que se
reproducen entre sí más o menos al azar (Ricklefs 1990)
Una metapoblación es una población de poblaciones locales conectadas entre sí
por dispersión.
Clinas
Una clina es un
cambio gradual en
las características o
adaptaciones de una
especie a lo largo de
un área geográfica
Variación geográfica de la forma de la cresta en
el drongo (Dicrurus paradiseus)
4
Problemas prácticos del estudio de las poblaciones
¿Limites?
Las fronteras de las poblaciones suelen ser vagas y en la práctica las fija
de forma arbitraria el investigador. ⇒ Operacionalmente una población es
grupo de individuos que un biólogo de poblaciones elige para estudiar
(Krebs 1986).
¿Qué es un organismo?
Unitario: forma altamente determinada.
Modular: número variable de elementos básicos, programa de desarrollo
impredecible y dependiente de la interacción con el medio.
Genet: individuo resultante del un zigoto original
Clon: unidad modular que ha quedado separada del genet.
Problemas prácticos del estudio de las poblaciones
Los individuos no son iguales
La relación de sexos afecta a la tasa potencial de reproducción y puede
afectar a las interacciones sociales en muchos vertebrados
Conclusión:
Cómo se estudia una población depende de la morfología e historia de
vida de la especie, y de su relación de sexos, distribución espacial y
variabilidad fenológica.
5
Tema 8 (2). Propiedades de las poblaciones
Indice
1. Introducción
2. Tamaño poblacional
3. Muestreos probabilísticos
4. Técnicas de estimación del tamaño poblacional
4.1. Superficies (o volúmenes) de referencia (“quadrats”)
4.2 Marcado y recaptura
5. Medidas de densidad relativa (índices de abundancia)
Introducción
Parámetro básico
Tamaño (número de individuos) o densidad (número de
individuos por unidad de área o volumen)
Parámetros poblacionales primarios
Natalidad, mortalidad, inmigración y emigración
Parámetros poblacionales secundarios
Distribución de edades
Composición de sexos
Patrón de distribución espacial
6
Introducción
Parámetro básico
Tamaño (número de individuos) o densidad (número de
individuos por unidad de área o volumen)
Parámetros poblacionales primarios
Natalidad, mortalidad, inmigración y emigración
Parámetros poblacionales secundarios
Distribución de edades
Composición de sexos
Patrón de distribución espacial
Dinámica de la población: cambios experimentados por el número
de individuos en el tiempo
Tamaño poblacional (cont.)
Valores de densidad para poblaciones de distintas especies
Organismo
Diatomeas
Artrópodos del suelo
Cirrípedos (adultos)
Árboles
Ratón de campo
Ratón de bosque
Ciervo
Seres humanos
Holanda
Canadá
Densidad
5.000.000 / m3
500.000 / m 2
2.000 / m2
0,0494 / m2
0,0247 / m2
0,00124 / m2
0,0000039 / m2
0,000389 / m2
0,000002 / m2
Relaciones entre el tamaño corporal de los animales y su abundancia media en 212 especies de la
zona templada
7
Muestreos
Probabilísticos
Permiten obtener datos representativos
Posibilitan la realización de inferencias estadísticas.
No-probabilísticos
Los datos no pueden ser analizados estadísticamente:
puede haber tendencias (regularidades) que no
corresponden a características de la población, sino a
decisiones de muestreo
Tipos de muestreos probabilísticos
Al azar: los puntos de muestreo se distribuyen al azar
Sistemático: los puntos de muestreo se distribuyen regularmente
siguiendo una norma. Tipos: regular, transecto, isonomía y
recorridos o pasillos.
Sectorizado: (1) Requiere mapas de características del área de
estudio relevantes para la población; (2) se elaboran mapas de
sectores sintéticos; (3) los puntos de muestreo son repartidos al
azar en los sectories
Mixto: igual que el anterior, pero los puntos de muestreo se
distribuyen con criterios sistemáticos dentro de los sectores
8
Técnicas de estimación del tamaño poblacional
Muestreos basados en el uso de superficies (o volúmenes) de
referencia (quadrats)
Debe ser posible establecer el tamaño de la población dentro de cada
superficie (o volumen) de referencia
Debe conocerse el área de cada superficie de referencia
Las superficies de referencia deben ser representativas del área total (el
muestreo debe ser probabilístico)
Marcado y recaptura
Los animales marcados y no marcados son capturados al azar (todos se
mezclan perfectamente y tienen la misma probabilidad de ser capturados)
Los animales marcados tienen la misma tasa de mortalidad que los no
marcados
Las marcas no se pierden ni pasan inadvertidas
Medidas de densidad relativa (índices de abundancia)
Los datos muestran una relación constante, aunque desconocida, con el tamaño total
de la población
Cebos: banana machacada para Drosophilas; papel higiénico para termitas
Trampas: ratoneras, trampas de luz, agujeros en el terreno para escarabajos, redes de plancton. El
número de organismos atrapados por las trampas depende de su densidad, pero también de su
comportamiento (actividad, capacidad de movimiento) y también de la habilidad del investigador
Conteo de bolitas fecales: si se conoce la tasa promedio de defecación, y el numero de bolitas
fecales en un área se puede obtener un índice del tamaño de la población.
Frecuencia de vocalización: p.e. número de llamadas de una especie de ave oídas durante 15 min.
Registro de pieles: el número de animales capturado por tramperos se ha usado para estimar los
cambios poblaciones de varios mamíferos
Captura por unidad de esfuerzo de pesca: p. e. el número de peces por 100 horas de arrastre.
Número de artefactos: poblaciones animales que dejan restos de su actividad (p.e. envolturas de
insectos)
Cuestionarios: se envían a personas que habitan el área, y pueden tener "impresiones" apropiadas de
los cambios poblacionales (es útil para detectar grandes cambios poblacionales en animales
conspicuos).
Cobertura y biomasa: porcentaje de superficie de terreno cubierto por una especie.
Recuentos a los lados de un recorrido: conteo del número de individuos que se ven o se escuchan a
lo largo de un recorrido determinado
Succión: aspiradores aplicados sobre la vegetación durante un periodo de tiempo concreto permiten
muestrear poblaciones de insectos.
9
Tema 8 (3). Propiedades de las poblaciones – Dispersión y migración
Indice
1. Parámetros primarios y sus relaciones
2. Dispersión -inmigración y emigración2.1. Funciones de la dispersión
2.2. Patrones de distribución espacial
2.3. Densidad media y densidad relativa
2.4. El significado demográfico de la dispersión
Parámetros primarios y sus relaciones
Nt+1 = Nt + B - D + I -E
Inmigración (I)
Natalidad (B)
Tamaño (N)
Mortalidad (D)
Emigración (E)
10
Dispersión: inmigración y emigración
Migración: movimientos masivos y direccionales que llevan a los
individuos de una población de un lugar a otro
Dispersión: movimientos pasivos o activos que hacen que algunos
individuos se separen de otros (p. e. los hijos de los padres, o las
semillas de las plantas que las han producido)
Suele afectar a una fracción de la población: algunos quedan
residentes en el área de partida, y las pérdidas de efectivos
suelen ser compensadas con la llegada de individuos de otras
áreas
Inmigración: llegada de efectivos a la población
Emigración: salida de algunos organismos de la población
Funciones de la dispersión
Aliviar eventuales congestiones locales de organismos
Explorar el territorio
Los individuos “visitan” y “exploran” activamente lugares, y
finalmente retornan y se asientan en un lugar escogido
Los individuos cambian de lugar con el tiempo hasta que
finalmente cesan de moverse (sin elemento de retorno)
11
Patrones de distribución espacial
Al azar: Los individuos resultan distribuidos de
forma no uniforme. Ocurre cuando todos los
puntos del territorio tienen igual probabilidad de
ser ocupados por un individuo,
independientemente de cual sea la posición del
resto.
Regular (o uniforme): Los individuos resultan
distribuidos de forma más uniforme de lo que
sería esperable por azar. Ocurre cuando los
individuos tienden a evitarse entre sí, o cuando
individuos próximos a otros mueren.
Agregada (o contagiosa): Los individuos
aparecen más próximos de lo que sería
esperable por azar. Ocurre cuandolos
individuos son atraídos a (o sobreviven con
más probabilidad en) lugares particulares del
ambiente, o cuando la presencia de un
individuo atrae (o da lugar a) otro individuo en
su proximidad.
Patrones de distribución espacial
En la práctica, los organismos de todas las especies muestran distribución
agregada (en manchas) a una u otra escala espacial
10
millas
2
millas
0,5
millas
10
yardas
100
yardas
Jerarquía de patrones de distribución geográfica de Clematis fremontii en Missouri
12
Densidad media y densidad efectiva
Densidad media: número de individuos por unidad de superficie
Densidad efectiva: medida ponderada que tiene en cuenta la
agregación de los individuos (es la densidad de individuos en cada
agregado): permite inferir el papel de la densidad en la regulación de las
poblaciones
Ejemplo: 48 estados continentales de EEUU (1960)
Densidad media: 59,94 personas / milla2
Densidad efectiva: 3000 personas / milla2
Conclusión: La distribución agregada de los individuos puede conducir
a interpretaciones erróneas del papel de la densidad en la regulación de
las poblaciones si sólo se tienen en cuenta medidas de densidad media
El significado demográfico de la dispersión
La dispersión puede condicionar mucho la dinámica de las poblaciones
Ejemplo: semanalmente, la mitad de una población de ratones y
topillos se renovaba por la salida y llegada de individuos. Rodeando
la población con una malla, crecía mucho la densidad de animales y
la presión de pastoreo sobre la vegetación
En la práctica, las investigaciones ecológicas han dedicado poca
atención a la dispersión (posiblemente, por la dificultad de su estudio)
13