19.3: Límites ambientales al crecimiento poblacional
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- Comparar y contrastar entre patrones de crecimiento exponencial y logístico.
- Dar ejemplos de crecimiento exponencial y logístico en poblaciones naturales.
- Describir el papel de la capacidad de carga en el crecimiento poblacional.
- Describir las influencias de la competencia intraespecífica en el tamaño de la población.
Aunque las historias de vida describen la forma en que muchas características de una población (como su estructura de edad) cambian con el tiempo de manera general, los ecologistas poblacionales hacen uso de una variedad de métodos para modelar matemáticamente la dinámica poblacional. Estos modelos más precisos pueden usarse para describir con precisión los cambios que ocurren en una población y predecir mejor los cambios futuros. Ciertos modelos que han sido aceptados durante décadas ahora están siendo modificados o incluso abandonados debido a su falta de capacidad predictiva, y los académicos se esfuerzan por crear nuevos modelos efectivos.
Crecimiento Exponencial
Charles Darwin, en su teoría de la selección natural, fue muy influenciado por el clérigo inglés Thomas Malthus. Malthus publicó un libro en 1798 afirmando que las poblaciones con recursos naturales ilimitados crecen muy rápidamente, y luego el crecimiento poblacional disminuye a medida que los recursos se agotan. Este patrón acelerado de aumento del tamaño de la población se llama crecimiento exponencial.
Aunque las bacterias son a menudo los ejemplos señalados de especies que crecen exponencialmente, también vemos esto en muchas especies fotosintéticas. Por ejemplo, las algas y cianobacterias a menudo crecerán exponencialmente durante un período de tiempo con temperaturas más cálidas, tanto en agua dulce (por ejemplo: lagos) como en agua salada (por ejemplo: océanos). El crecimiento exponencial ocurre cuando la tasa de crecimiento poblacional —el número de organismos agregados en cada generación reproductiva— se acelera; es decir, aumenta a un ritmo cada vez mayor. Por ejemplo, una población de 1000 puede aumentar en 1000 en una hora, pero luego aumentar en 2000 la segunda hora, y a 4000 la tercera hora, y 8000 a la cuarta hora. El número de organismos aumenta más rápido en cada evento de reproducción. Después de 1 día y 24 de estos ciclos, una población podría haber aumentado de 1000 a más de 16 mil millones. Cuando se traza el tamaño de la población a lo largo del tiempo, se produce una curva de crecimiento en forma de J (Figura\(\PageIndex{1}\), gráfica izquierda).
A menudo vemos ejemplos de crecimiento exponencial durante un período de tiempo en la naturaleza. Por ejemplo, después de la recuperación, una especie de planta puede crecer exponencialmente por un período de tiempo al tiempo que establece su nicho anterior. Las especies invasoras no nativas, a menudo también pueden crecer exponencialmente, ya que pueden no tener las mismas presiones ambientales (depredadores, parásitos, competidores) en el área introducida y pueden aumentar drásticamente una vez establecidas.
Crecimiento Logístico
En el mundo real, con sus limitados recursos, el crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente. El crecimiento exponencial puede ocurrir en entornos donde hay pocos individuos y abundantes recursos, pero cuando el número de individuos sea lo suficientemente grande, los recursos se agotarán, desacelerando la tasa de crecimiento. Eventualmente, la tasa de crecimiento se estabiliza o se nivelará (Figura\(\PageIndex{1}\), gráfica derecha). El patrón formado en este tipo de crecimiento se denomina crecimiento logístico, o curva S. Este tamaño poblacional, que representa el tamaño máximo de población que puede sostener un ambiente en particular, se denomina capacidad de carga.
Hay tres secciones diferentes a una curva en forma de S. Inicialmente, el crecimiento es exponencial porque hay pocos individuos y amplios recursos disponibles. Entonces, a medida que los recursos comienzan a limitarse, la tasa de crecimiento disminuye. Finalmente, el crecimiento se estabiliza en la capacidad de carga del ambiente, con pocos cambios en el tamaño de la población a lo largo del tiempo.
Papel de la competencia intraespecífica
El modelo logístico asume que cada individuo dentro de una población tendrá igual acceso a los recursos y, por lo tanto, las mismas posibilidades de supervivencia. Para las plantas, la cantidad de agua, luz solar, nutrientes y el espacio para crecer son los recursos importantes.
En el mundo real, la variación fenotípica entre individuos dentro de una población significa que algunos individuos se adaptarán mejor a su entorno que otros. La competencia resultante entre los miembros de la población de la misma especie por recursos se denomina competencia intraespecífica (intra- = “dentro”; específica = “especie”). La competencia intraespecífica por los recursos puede no afectar a las poblaciones que están muy por debajo de su capacidad de carga; los recursos son abundantes y todos los individuos pueden obtener lo que necesitan. Sin embargo, conforme aumenta el tamaño de la población, esta competencia se intensifica. Además, la acumulación de productos de desecho puede reducir la capacidad de carga de un ambiente.