4.1: Demografía y Dinámica de la Población

Imagina navegar río abajo en una pequeña lancha motora una tarde de fin de semana; el agua es suave, y estás disfrutando del sol y la brisa fresca cuando de repente te golpea en la cabeza una carpa plateada de 20 libras. Este es un riesgo ahora en muchos ríos y sistemas de canales en Illinois y Missouri debido a la presencia de carpas asiáticas. Este pez, en realidad un grupo de especies que incluye el plateado, el negro, el pasto y el carpe de cabeza grande, ha sido cultivado y comido en China por más de mil años. Es uno de los recursos alimentarios acuícolas más importantes a nivel mundial. En Estados Unidos, sin embargo, la carpa asiática es considerada una especie invasora peligrosa que altera la estructura de la comunidad ecológica hasta el punto de amenazar a las especies nativas. Los efectos de especies invasoras (como la carpa asiática, la vid kudzu, el pez cabeza de serpiente depredador y el mejillón cebra) son solo un aspecto de lo que los ecologistas estudian para comprender cómo interactúan las poblaciones dentro de las comunidades ecológicas y qué impacto tienen las perturbaciones naturales e inducidas por el ser humano en las características de comunidades.

Las poblaciones son entidades dinámicas. Su tamaño y composición fluctúan en respuesta a numerosos factores, incluyendo cambios estacionales y anuales en el medio ambiente, desastres naturales como incendios forestales y erupciones volcánicas, y competencia por recursos entre especies y dentro de ellas. El estudio de las poblaciones se llama demografía.

Tamaño y Densidad de la Población

Las poblaciones se caracterizan por su tamaño poblacional (número total de individuos) y su densidad poblacional (número de individuos por unidad de área). Una población puede tener un gran número de individuos que se distribuyen densamente, o escasamente. También hay poblaciones con un pequeño número de individuos que pueden ser densos o muy escasamente distribuidos en un área local. El tamaño de la población puede afectar el potencial de adaptación porque afecta la cantidad de variación genética presente en la población. La densidad puede tener efectos en las interacciones dentro de una población como la competencia por la comida y la capacidad de los individuos para encontrar pareja. Los organismos más pequeños tienden a estar más densamente distribuidos que los organismos más grandes (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\). Los mamíferos australianos muestran una relación inversa típica entre la densidad poblacional y el tamaño corporal. Como muestra esta gráfica, la densidad poblacional generalmente disminuye con el aumento del tamaño corporal. ¿Por qué crees que este es el caso?

Estimación del tamaño de la población

La forma más precisa de determinar el tamaño de la población es contar todos los individuos dentro del área. Sin embargo, este método no suele ser logística ni económicamente factible, especialmente cuando se estudian grandes áreas. Por lo tanto, los científicos suelen estudiar poblaciones muestreando una porción representativa de cada hábitat y utilizan esta muestra para hacer inferencias sobre la población en su conjunto. Los métodos utilizados para muestrear poblaciones para determinar su tamaño y densidad se adaptan típicamente a las características del organismo que se estudia. Para organismos inmóviles como plantas, o para organismos muy pequeños y de movimiento lento, se puede usar un cuadrante. Un cuadrante es una estructura cuadrada que se ubica aleatoriamente en el suelo y se utiliza para contar el número de individuos que se encuentran dentro de sus límites. Para obtener un conteo preciso utilizando este método, el cuadrado debe colocarse en ubicaciones aleatorias dentro del hábitat suficientes tiempos para producir una estimación precisa.

Para los organismos móviles más pequeños, como los mamíferos, a menudo se utiliza una técnica llamada marca y recaptura. Este método consiste en marcar a los animales capturados y liberarlos de nuevo al ambiente para mezclarlos con el resto de la población. Posteriormente, se captura una nueva muestra y los científicos determinan cuántos de los animales marcados hay en la nueva muestra. Este método supone que cuanto mayor sea la población, menor será el porcentaje de organismos marcados que serán recapturados ya que se habrán mezclado con más individuos sin marcar. Por ejemplo, si 80 ratones de campo son capturados, marcados y liberados en el bosque, entonces se captura un segundo atrapamiento de 100 ratones de campo y 20 de ellos son marcados, el tamaño de la población (N) se puede determinar usando la siguiente ecuación:

\[N = \frac{(\text{number marked first catch} \times \text{total number of second catch})}{\text{number marked second catch}}\]

Usando nuestro ejemplo, la ecuación sería:

\[\frac{(80 \times 100)}{20} = 400\]

Estos resultados nos dan una estimación de 400 individuos totales en la población original. El número verdadero generalmente será un poco diferente de esto debido a errores de azar y posible sesgo causado por los métodos de muestreo.

Distribución de especies

Además de medir el tamaño y la densidad, se puede obtener más información sobre una población observando la distribución de los individuos a lo largo de su área de distribución. Un patrón de distribución de especies es la distribución de individuos dentro de un hábitat en un momento determinado; se utilizan categorías amplias de patrones para describirlos.

Los individuos dentro de una población pueden distribuirse al azar, en grupos o equidistantes (más o menos). Estos se conocen como patrones de distribución aleatorios, agrupados y uniformes, respectivamente (Figura\(\PageIndex{2}\)). Diferentes distribuciones reflejan aspectos importantes de la biología de la especie. También afectan los métodos matemáticos requeridos para estimar el tamaño de la población. Un ejemplo de distribución aleatoria ocurre con el diente de león y otras plantas que tienen semillas dispersas por el viento que germinan dondequiera que caigan en ambientes favorables. Una distribución agrupada, se puede observar en plantas que dejan caer sus semillas directamente al suelo, como los robles; también se puede observar en animales que viven en grupos sociales (bancos de peces o manadas de elefantes). Se observa una distribución uniforme en plantas que secretan sustancias que inhiben el crecimiento de individuos cercanos (como la liberación de químicos tóxicos por las plantas de salvia). También se observa en especies animales territoriales, como los pingüinos que mantienen un territorio definido para la anidación. Los comportamientos defensivos territoriales de cada individuo crean un patrón regular de distribución de territorios de tamaño similar e individuos dentro de esos territorios. Así, la distribución de los individuos dentro de una población proporciona más información sobre cómo interactúan entre sí que una simple medición de densidad. Así como las especies de menor densidad podrían tener más dificultades para encontrar pareja, las especies solitarias con una distribución aleatoria podrían tener una dificultad similar en comparación con las especies sociales agrupadas en grupos.

Figura\(\PageIndex{2}\). Las especies pueden tener una distribución aleatoria, agrupada o uniforme. Las plantas como (a) los dientes de león con semillas dispersas por el viento tienden a distribuirse aleatoriamente. Animales como (b) elefantes que viajan en grupos exhiben una distribución agrupada. Las aves territoriales como (c) los pingüinos tienden a tener una distribución uniforme. (crédito a: modificación de obra de Rosendahl; crédito b: modificación de obra de Rebecca Wood; crédito c: modificación de obra de Ben Tubby)

Las tablas de vida proporcionan información importante sobre la historia de vida de un organismo y la esperanza de vida de los individuos a cada edad. Se modelan a partir de tablas actuariales utilizadas por la industria aseguradora para estimar la esperanza de vida humana. Las tablas de vida pueden incluir la probabilidad de que cada grupo de edad muera antes de su próximo cumpleaños, el porcentaje de individuos sobrevivientes que mueren en un intervalo de edad determinado (su tasa de mortalidad y su esperanza de vida en cada intervalo. Un ejemplo de una tabla de vida se muestra en el Cuadro 1 de un estudio de ovejas de montaña Dall, una especie nativa del noroeste de América del Norte. Observe que la población se divide en intervalos de edad (columna A).

Como se puede observar en los datos de la tasa de mortalidad (columna D), una alta tasa de mortalidad ocurrió cuando las ovejas tenían entre seis meses y un año de edad, y luego aumentó aún más de 8 a 12 años, después de lo cual hubo pocos sobrevivientes. Los datos indican que si una oveja de esta población sobreviviera hasta la edad de uno, podría esperarse que viviera otros 7.7 años en promedio, como lo muestran los números de esperanza de vida en la columna E.

Cuadro 1: Tabla de Vida de Ovejas de Montaña Dall

Intervalo de edad (años)	Número que muere en el intervalo de edad de 1000 nacidos	Número de sobrevivientes al inicio del intervalo de edad de 1000 nacidos	Tasa de mortalidad por 1000 vivos al inicio del intervalo de edad	Esperanza de vida o media de vida restante para quienes alcanzan el intervalo de edad
0—0.5	54	1000	54.0	7.06
0.5—1	145	946	153.3	—
1—2	12	801	15.0	7.7
2—3	13	789	16.5	6.8
3—4	12	776	15.5	5.9
4—5	30	764	39.3	5.0
5—6	46	734	62.7	4.2
6—7	48	688	69.8	3.4
7—8	69	640	107.8	2.6
8—9	132	571	231.2	1.9
9—10	187	439	426.0	1.3
10—11	156	252	619.0	0.9
11—12	90	96	937.5	0.6
12—13	3	6	500.0	1.2
13—14	3	3	1000	0.7

Otra herramienta utilizada por los ecologistas poblacionales es una curva de supervivencia, que es una gráfica del número de individuos que sobreviven en cada intervalo de edad versus tiempo. Estas curvas permiten comparar las historias de vida de diferentes poblaciones (Figura\(\PageIndex{3}\)). Existen tres tipos de curvas de supervivencia. En una curva tipo I, la mortalidad es baja en los primeros y medianos años y ocurre principalmente en individuos mayores. Los organismos que presentan una supervivencia tipo I suelen producir pocas crías y proporcionan un buen cuidado a la descendencia aumentando la probabilidad de su supervivencia. Los humanos y la mayoría de los mamíferos presentan una curva de supervivencia tipo I. En las curvas de tipo II, la mortalidad es relativamente constante a lo largo de toda la vida, y es igualmente probable que la mortalidad ocurra en cualquier momento de la vida. Muchas poblaciones de aves proporcionan ejemplos de una curva de supervivencia intermedia o tipo II. En las curvas de supervivencia tipo III, las edades tempranas experimentan la mayor mortalidad con tasas de mortalidad mucho menores para los organismos que llegan a años avanzados. Los organismos de tipo III suelen producir un gran número de crías, pero proporcionan muy poco o ningún cuidado para ellos. Los árboles e invertebrados marinos presentan una curva de supervivencia tipo III porque muy pocos de estos organismos sobreviven en su juventud, pero aquellos que llegan a la vejez tienen más probabilidades de sobrevivir por un período de tiempo relativamente largo.

Figura\(\PageIndex{3}\). Las curvas de supervivencia muestran la distribución de los individuos en una población según la edad. Los humanos y la mayoría de los mamíferos tienen una curva de supervivencia Tipo I, ya que la muerte ocurre principalmente en los años mayores. Las aves tienen una curva de supervivencia Tipo II, ya que la muerte a cualquier edad es igualmente probable. Los árboles tienen una curva de supervivencia Tipo III porque muy pocos sobreviven en los años más jóvenes, pero después de cierta edad, los individuos son mucho más propensos a sobrevivir.

Colaboradores y Atribuciones

• Demografía poblacional por OpenStax está licenciado bajo CC BY 4.0. Modificado del original por Matthew R. Fisher.