Niveles: Población, comunidades y regiones

Una población es un grupo de individuos de la misma especie que viven en la misma área geográfica, que al reproducirse, intercambian información genética. El estudio de los factores que afectan al crecimiento, estabilidad, y declinación de las poblaciones es la dinámica de poblaciones. Todas las poblaciones tienen tres distintas fases de su ciclo de vida:

1. crecimiento 2. estabilidad 3. declinación

El crecimiento poblacional es el aumento o disminución del número de individuos que constituyen una población.

La estabilidad ocurre cuando el crecimiento poblacional eventualmente sobrepasa los recursos utilizables. La cual representa a la fase más larga del ciclo de vida de la misma.

La declinación es el decremento en el número de individuos en una población, y eventualmente la conduce a la extinción. Las poblaciones en su calidad de grupo dinámico posee determinadas características:

Densidad

Natalidad

Mortalidad

Tasas de crecimiento

Curvas de sobrevivencia

Potencial biótico

Distribución espacial

Migración

Distribución por edades Densidad corresponde al número de organismos de una misma especie por unidad de superficie o de volumen. Dependiendo del tamaño de esta y las necesidades alimenticias puede crecer o disminuir, poniendo en juego sus mecanismos homeostáticos para mantener constante el equilibrio ambiental. La densidad de la población esta determinada por el equilibrio entre la natalidad y mortalidad.

Natalidad esta nos indica el número de organismos en que se incrementa una población en un tiempo determinado (nacimientos divididas por el tiempo).

Mortalidad es el número de muertes de los organismos en una población en un tiempo determinado (muertes divididas por el tiempo).

Tasas de Crecimiento es el aumento o disminución, del número total de organismos de una población, debido a la interacción entre el potencial biótico

y la resistencia ambiental (son todos los factores bióticos y abióticos que tienden a disminuir la fertilidad y supervivencia de los individuos de una población)). Cuando no existen factores que se opongan al potencial biótico, esta puede alcanzar crecimiento ilimitado. Cada población tiende a reproducirse al máximo que se expresa bajo las condiciones del ambiente, tales como: alimento, espacio o la propia competencia con otros individuos de su misma especie o con otras. Casi todas las poblaciones tenderían a crecer exponencialmente, tanto como recursos utilizables existan. La mayoría de las poblaciones se expandieron en una tasa exponencial (fig.1), considerando que la reproducción es generalmente un proceso multiplicativo. Dos de los factores básicos que afectan la tasa de crecimiento de la población son: natalidad y la mortalidad. La tasa intrínseca es igual a la natalidad menos la mortalidad.

Fig. 1. Gráficas de crecimiento poblacional.

a) La curva exponencial (también conocida como una curva J ; expresa el crecimiento de las poblaciones ilimitadas, las cuales solo se dan de manera temporal en la naturaleza, dado que, el crecimiento no es infinito pues alguna condición ambiental se tornará limitada con el tiempo.

b) La curva logística (también conocida como curva S) describe el crecimiento de una población en condiciones reales en donde la resistencia ambiental se expresa desacelerando éste; muestra el efecto de un factor limitante (en este caso la capacidad de carga del medio ambiente).

Curvas de sobrevivencia es el porcentaje de organismos que interactúan con el medio y se presentan en graficas de tres tipos fundamentalmente (fig. 2)

La curva I muestra un patrón que es típico de grandes mamíferos, en la que la mayor parte de los individuos, están capacitados para vivir más de lo que indica su periodo vital fisiológico.

La línea recta II representa una situación en la cual el índice de mortalidad permanece constante a lo largo de la vida de un organismo. Este patrón se presenta raramente en la naturaleza.

La curva de sobrevivencia III es típica para muchas poblaciones de invertebrados y vegetales. Refleja un índice de mortalidad muy alto durante las

etapas de vida embrionaria, infantil y juvenil, seguidas de un índice de mortalidad muy bajo, una vez que los organismos alcanzan el estado adulto Los ostiones son un buen ejemplo de este tipo.

a) Curvas hipotéticas b) Población anual

Fig. 2. Curvas de sobre vivencia

a) Tres hipotéticas poblaciones (denominadas con I, II y III);

b) Gráfica de población real. Note que la curva real se aproxima a una de las tres hipotéticas. (Imágenes de Purves, et. al. Life: The Science of Biology, 4th edition, Sinauer Associates y WH Freman.

Potencial biótico.- es la capacidad de los organismos para reproducirse en condiciones optimas. La resistencia ambiental indica los factores bióticos y abióticos que impiden a los organismos alcanzar dicho potencial

Migración los individuos parten periódicamente y retornan a un lugar y se identifica la inmigración que es cuando los individuos llegan a la población y en la emigración los individuos salen de esta. Existen infinidad de casos sobre migración en mariposas, aves, ballenas y tortugas.

Distribución espacial el medio ambiente nunca es lo suficientemente uniforme para soportar la distribución de una especie. Por lo tanto, la especie tiene un patrón de dispersión. Se pueden encontrar tres formas que incluyen: el uniforme, apiñado y aleatorio (Fig. 3)..

Distribución uniforme Distribución apiñada Distribución al azar

La primera se presenta cuando la competencia entre organismos es activa. Cuando es de manera natural, obedece a los cambios existentes en el medio y las diferencias en las condiciones climáticas. La segunda es la distribución más común y los individuos forman grupos de cierto volumen con el fin de protegerse y de resolver problemas de alimentación. La distribución al Azar es relativamente rara en la naturaleza, se da donde el medio presenta características homogéneas.

Distribución por edades es importante si se desea predecir la futura tendencia de la población, ya que se refiere a la proporción relativa de individuos en cada grupo de edad. Las poblaciones con más individuos viejos o en etapa postreproductiva tienen una pirámide formada con una estructura gráfica, y pueden expandirse rápidamente así como los jóvenes maduran y se reproducen. Las poblaciones estables tienen relativamente los mismos números en cada clase de edad. Las poblaciones humanas están en una fase de crecimiento, aunque han evolucionado desde hace 200 000 años, nuestra especie ha cambiado y dispersado sobre la tierra, comenzando en 1650. Nuevas tecnologías para la caza y el cultivo han provocado esta expansión. Se tomó hasta los años de 1800 para lograr un total de la población de 1 000 000000, pero solo 130 años después se obtuvieron 2 000 000000, y en solo 45 años se llego a 4 000 000000

Entre 2010 y 2050 Asia y África serán los continentes que más contribuirán (alrededor del 90%) y aumentarán su participación al total de la población mundial en alrededor 4,4% (del 75% al 79,4%). África tendrá una explosión importante, crecerá al doble, en cambio el resto de los continentes se mantendrán cerca de la media de crecimiento mundial, excepto Europa que presentará una disminución de cerca del 11% debido a que las familias empezarán a ser menos numerosas (Cuadro 1) .

Cuadro III - Evolución de la Población Mundial por Continente

Continente

Año 2010 Variación 2010 – 2050 Año 2050

millones % millones % Particip.

(%) millones %

Asia 4.149,3 60,4% 1.354,0 33% 50,7% 5.503,3 57,7%

África 1.016,5 14,8% 1.056,5 104% 39,5% 2.073,0 21,7%

América 936,9 13,6% 326,8 35% 12,2% 1.263,7 13,2%

Oceanía 35,3 0,5% 14,8 42% 0,6% 50,1 0,5%

Europa 728,8 10,6% -79,9 -11% -3,0% 648,9 6,8%

Total

Mundial 6.866,9 100,0% 2.672,1 39% 100,0% 9.539,0 100,0%

Cuadro 1.

http://knol.google.com/k/atlas-evolucion-de-la-poblacion-mundial-entre-los-a%C3%B1os-2010-y-2050#

Si observamos cómo ha crecido la población mundial a lo largo del tiempo es notorio el crecimiento exponencial de las últimas décadas:

Los límites sobre el crecimiento de una población pueden incluir suministros alimentarios, espacio e interacciones complejas con otros factores físicos y biológicos (incluyendo otras especies). Después de un periodo inicial de crecimiento exponencial, una población encontrará un factor limitante que causará que se detenga, entrando en una fase de crecimiento más lenta, estabilizándola eventualmente hacia un tamaño constante dentro de cierto rango de fluctuación. Este modelo establece el crecimiento logístico. La capacidad de carga (K) es el punto donde el tamaño poblacional alcanza su máximo nivel. (Fig. 4).

Fig. 4. Relación entre la capacidad de carga (K) y la densidad de la población a largo del tiempo.

Declinación y extinción de la población

La extinción de las especies ocurre cuando todos los miembros van hacia la desaparición, eliminando a todos los individuos de un grupo.

Los científicos estiman que el 99% de todas las especies que siempre han estado, están hoy extintas. La causa es un cambio ambiental, en uno de los factores físicos, tal y como el registro fósil indica que algunas extinciones son causadas por la migración de un competidor.

La declinación en la población humana ha ocurrido periódicamente en respuesta a algunas enfermedades infecciosas. Por ejemplo, la peste bubónica mató a la mitad de la población europea entre 1346 y 1350, plagas y otras enfermedades diezmaron a la población indígena en Norte y Sudamérica.

Comunidades

Es un conjunto de poblaciones de distintas especies que coexisten en tiempo y espacio, de modo que pueden tener interacciones entre sus miembros.

Charles J. Krebs (1985) dice “la comunidad posee un conjunto de atributos que no radican en cada una de las especies que la componen, sino que su importancia esta en el nivel de integración comunitario. Y propone las siguientes características básicas para las comunidades.

Diversidad de especies se refiere a la riqueza de especies vegetales y animales que viven en una comunidad dada. Se dice que la comunidad es más

compleja, mientras mayor sea el número de especies que la componen (más vías de flujo de energía en la cadena trófica) y menos dominancia de una o pocas especies con respecto a las demás.

Estructura física o estratificación es la ubicación de los organismos en un espacio tridimensional (estratos), puede ser de forma horizontal y vertical. Se refiere a los componentes de la comunidad, árboles, arbustos, hierbas y plantas rastreras (musgos) y a la abundancia de estas.

Dominancia. Son las especies que determinan las características de la comunidad, en particular son aquellas que ejercen control importante dado su tamaño, número de individuos o actividades. Las especies dominantes son las que tienen elevado índice de éxito ecológico y contribuyen con las condiciones bajo las cuales crecen las especies relacionadas en dicha comunidad.

Abundancia relativa se refiere a las proporciones relativas de diferentes especies en la comunidad.

Estructura trófica. Las relaciones alimenticias de las especies de una comunidad determinan el flujo de energía y de la materia de plantas a herbívoros, y a partir de ellos los carnívoros.

Los organismos en una comunidad pueden ser divididos dentro de niveles tróficos basados en la fuente de su energía. Los productores primarios obtienen su energía de la luz del sol; los consumidores primarios la obtienen al consumir a los productores primarios; los consumidores secundarios la obtienen comiendo a los consumidores primarios; y así sucesivamente (Cuadro 2).

Los mayores niveles tróficos

Nivel trófico Fuente de energía Ejemplos

Fotosintetizadores (productores primarios)

Energía solar Plantas verdes, bacterias fotosintizadoras y algunos protoctistas

Herbívoros Tejidos de los productores primarios

Termitas, grillos, larvas de polillas, anchoas, venados, gansos, ratones de patas blancas

Carnívoros primarios (consumidores secundarios)

Herbívoros Arañas, currucas, lobos, copépodos

Carnívoros secundarios (consumidores terciarios)

Carnívoros primarios Atunes, halcones, ballenas asesinas

Omnívoros Varios niveles tróficos Humanos, zarigüeyas, cangrejos, petirrojos

Detritívoros (descomponedores)

Cuerpos muertos y productos de desecho de otros organismos

Hongos, muchas bacterias, buitres, lombrices de tierra

Cuadro 2. Niveles tróficos

Los organismos que consumen a los cuerpos muertos de otros organismos o sus productos de desecho, son llamados detritívoros o descomponedores. Los omnívoros son organismos que se alimentan de múltiples niveles tróficos.

Una cadena alimentaria representa un diagrama que indica quién come qué. Y en una red se muestra cómo las cadenas en una comunidad están interconectadas (Fig. 5).

Fig. 5. Red alimentaria

Sucesión es un patrón predecible de cambio en la composición de la comunidad seguida de una perturbación. En la sucesión direccional, las especies llegan y se van en una secuencia predecible hasta llegar a una comunidad clímax que persiste por un tiempo muy largo (Fig. 6).

La sucesión primaria comienza en un sitio que ha perdido organismos vivos. La sucesión secundaria comienza en sitios donde algunos organismos han sobrevivido a una perturbación

En algunos patrones de sucesión, las especies que ya han llegado a establecerse pueden facilitar o inhibir la colonización por otras.

En la sucesión cíclica, la comunidad clímax es mantenida por perturbaciones periódicas.

La sucesión heterotrófica en las comunidades con base en el detritus no dependen de la fotosíntesis y por lo tanto difieren en un número de formas de sucesión.

Fig.6. Sucesión ecológica

Relaciones sociales o interrelaciones en la naturaleza: las poblaciones establecen relaciones que se conocen como simbiosis (vida en común). Y se clasifican de la siguiente forma, interespecíficas cuando es entre diferentes poblaciones e intraespecificas cuando ocurre dentro de la misma población (Cuadro 3).

Tipo de interacción

Efecto

Pob 1 /pob 2

Definición

Cooperación +/+ Efecto benéfico para ambas poblaciones sin que la interacción sea obligada.

Mutualismo +/+ Efecto benéfica para ambas poblaciones; la relación es necesaria u obligada

Comensalismo +/0 Una población se beneficia y la otra no es afectada

Amensalismo -/0 Una población es dañada y la otra no es afectada

Competencia -/- Las dos poblaciones se dañan o inhiben

Depredación +/- La población depredadora se beneficia y la población presa se daña

Parasitismo +/- El parasito se beneficia y el hospedero se daña

Cuadro 3. Interacciones

Ciclo biogeoquímicos es la circulación de los elementos químicos a través de los organismos y los compartimentos del sistema global. Los componentes de cada ciclo se conocen como pozos, uno mayor y el otro menor; el primero está compuesto por materiales abundantes de escaso dinamismo y de orden inerte (sin vida), mientras que el segundo está formado por una menor cantidad de materiales, la cual es mucho más activa y se desplaza, por tanto, más velozmente entre los seres vivos y su medio; esta fracción se llama pozo de intercambio (Cuadro 4).

Desde el punto de vista ecológico los ciclos se clasifican como sigue:

Ciclos gaseosos Ciclos sedimentarios

Depósito: Es la atmósfera o la hidrosfera.

Depósito: La corteza terrestre

Ejemplos: ciclo del nitrógeno, del bióxido de carbono y del agua.

Ejemplos: Ciclo del fósforo, del azufre, del hierro y del manganeso.

Otras consideraciones:

El pozo depósito de estos ciclos es de tal magnitud que, a pesar de probables alteraciones, regresa a un

Otras consideraciones:

El pozo depósito es más bien estático, lo que repercute en un menor control cuando ocurren perturbaciones

relativo control natural. (muchas de estas provocadas por el hombre). Su repercusión es la pérdida variable de periodicidad, volviéndose a cíclicos.

Cuadro 4. Ciclos biogeoquímicos

Ciclo del agua

El ciclo hidrológico es conducido por el sol, el cual evapora agua del océano a la superficie, que se recicla por precipitación. El exceso de precipitación que cae sobre la tierra eventualmente regresa a los océanos, primariamente en los ríos.

El agua subterránea juega un papel menor en el ciclo hidrológico, pero es seriamente reducido por las actividades humanas (Fig. 7).

Fig. 7. Ciclo hidrológico.

(Imágenes de Purves, et. al. Life: The Science of Biology, 4th edition, Sinauer Associates y WH Freman

Ciclo del Carbono

El carbono es removido desde la atmósfera por la fotosíntesis y regresado a la atmósfera por el metabolismo. La tasa a la cual el carbón se mueve desde la atmósfera a los océanos depende en parte de la fotosíntesis realizada por el fitoplancton.

Fig.8.Ciclo del carbono

La concentración de CO2 en la atmósfera ha incrementado enormemente en al menos 150 años, largamente debido a la quema de combustibles fósiles. Esta acumulación de CO2 es el calentamiento global (Fig. 8).

Regiones

Las Regiones hacen alusión a la posibilidad de identificar en nuestro planeta áreas biogeográficas similares, es decir, zonas terrestres que tienen climas, vegetación, comunidades animales asociadas, una historia ecológica y evolutiva semejante y una localización latitudinal característica.

Es importante señalar que la división de estas regiones proporciona mapas biogeográficos complejos, por que abarcan a todo el planeta, por lo tanto se han construido conforme la ciencia, la tecnología informática y de telecomunicaciones, ya que aportan los avances adecuados para delinear con claridad a cada región.

En este trabajo se recoge la propuesta de Olson, et.al. (2001) que ha sido apoyada y publicada por la World Wild Found (Proyecto Global 200) y presenta un mapa de las Ecorregiones terrestres del mundo (Fig. 9), cuyos fundamentos se encuentran en el trabajo compilado en las bases de datos obtenidas en colaboración con muchos investigadores, tales como biogeógrafos, taxónomos, biólogos conservacionistas y ecólogos alrededor del mundo.

De hecho la clasificación biogeográfica que se utiliza inicia por distribuir el planeta en:

A. Grandes regiones biogeográficas o realmos. B. Biomas C. Eco regiones (ecozonas) según se aprecia en el siguiente

mapa:

Fig. 9. Regiones Biogeográficas. Realmos, Biomas y Ecorregiones Terrestres. Tomado de:

http://www.testudines.org/es/articles/article/10021

Las Grandes regiones biogeográficas o Realmos.

Las regiones biogeográficas fueron identificadas por vez primera por Sclater y Engler a finales del siglo XIX, de acuerdo con la CONABIO, este ornitólogo y botánico, respectivamente distribuyeron el mapa mundial considerando las grandes extensiones de flora y fauna particular debido al aislamiento que sufrieron durante la deriva continental.

Whitaker, contemporáneo de Darwin fue otro de los que propuso dividir en seis provincias geográficas el planeta.

Aunque estas fueron conservadas durante mucho tiempo, a medida que se desarrolló la ecología y nuevas formas de interpretar la historia evolutiva de la Tierra, la delineación de los mapas incorporó estos conocimientos para realizar nuevas interpretaciones y una mejor distribución del mosaico de las diversas zonas de la biota distribuida por el planeta. En 1979 el ecólogo Pielou denominó a las provincias geográficas como Realmos adicionando dos nuevos

a los propuestos por Whitaker, mismo que se conservan en la propuesta hecha por Olson1[2]. De acuerdo con el mapa estos son:

Oceanía

Neártico

Neotrópico

Paleártico

Afrotrópico

Indo-malayo

Australasia

Antártico

Biomas y ecoregiones terrestres

Anidados en los realmos se encuentran los biomas. De acuerdo con la CONABIO, a los biomas se les conoce también con el nombre de paisajes bioclimáticos o áreas bióticas que corresponden a una determinada parte del planeta, la cual comprende: clima, vegetación, y fauna. Un bioma es el conjunto de eco regiones características de una zona biogeográfica, es nombrado a partir de la vegetación y las especies animales que predominan en él y son las adecuadas. Es la expresión de las condiciones ecológicas del lugar en el plano regional o continental: el clima induce al suelo y ambos inducen las condiciones ecológicas a las que responderán las comunidades de plantas y animales del bioma en cuestión. Hay diferentes sistemas de clasificación de biomas, que suelen dividir la tierra en tres grandes grupos: biomas terrestres, biomas de agua dulce y biomas marinos- con un número no demasiado grande de subtipos de biomas.

Resulta entonces evidente que un bioma contiene un mosaico de ecoregiones (ecosistemas) que se separan entre sí por zonas de transición entre ellas denominadas eco tonos.

1[1]

Se considera que la Biota es el conjunto de plantas y animales de una región en tiempo y espacio específicos. A los microorganismos se les suele denominar como microbiota y son muy importantes por las relaciones que mantienen con otros componentes dentro los ciclos biogeoquímicos de los ecosistemas. 1[2]

Una guía para las ecorregiones terrestres del mapa del mundo, las fuentes para las ecorregiones, descripciones técnicas, y datos digitales están utilizables en el sitio Web http://gis.wwfus.org/wildfinder/