Tema 3: Població i demografia (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 2º curso
Asignatura Ecologia
Año del apunte 2016
Páginas 8
Fecha de subida 29/03/2016
Descargas 6
Subido por

Vista previa del texto

Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll TEMA 3: POBLACIONS I DEMOGRAFIA – Dinàmica de les poblacions: canvis en la mida o densitat de les poblacions al llarg del temps.
– Demografia: conjunt de tècniques d'estudi de la dinàmica de les poblacions.
La dinàmica de poblacions és central, no nomès en l'ecografia. Si t'interessa controlar una plaga, hem d'entendre quina és la dinàmica de poblacions d'aquella plaga. Si pensem en recursos pesquers, hem d'entendre quina és la dinàmica de poblacions dels peixos que estem pescant per no alterar aquella poblacio.
Tenim dos exemples molt clars: la primera gràfica ens mostra la dinàmica poblacional d'una espècie; podem observar com es mantè sense canvis al llarg dels anys, i que a partir d'un cert moment, aquesta espècie es dispara de forma exponencial. Es tracta d'una espècie plaga. En l'altre gràfica, en canvi, es mostra una dinàmica oposada, on una població de goril·les pràcticament estable desde 1000 a l'any 2000, però en un moment donat (1800) se'n va a pique a nivell de dinàmica poblacional. La causa d'aquest descens és o podria ser la taxa demogràfica del home, i aquest estil de dinàmica acaba portant a l'extinció d'una espècie si no hi ha un canvi.
Aquests dos exemples estan relacionats, ja que l'increment d'una implica el decreixement de l'altre degut a la contínua competició de recursos. Per aquest mateix motiu, és molt important entendre la dinàmica de les poblacions, ja que ens permet entendre el funcionament de la natura.
Tot i així, sempre abans de parlar de dinàmiques poblacionals, hem de tenir clar el terme de població. La definició de població pot presentar dues perspectives, tot i que sempre utilitzarem la perspectiva ecològica: – Perspectiva ecològica: conjunt d'individus d'una mateixa espècie, reproductors o no, que ocupen un determinat espai en un determinat moment del temps. Tots ells interaccionen entre sí (p. ex competint pels recursos, aparellant-se, etc.).
– Perspectiva genètica: conjunt d'individus que comparteixen un determinat pool genètic i contribueixen a la nova generació (població efectivament productiva). Vàlid només per organismes amb reproducció sexual.
Estat de les poblacions: abundància Hi ha dues variables que interessen en la dinàmica i abundància de les poblacions.
1) La mida de la població, la qual és el nombre total d'individus de la població.
2) La densitat de la població, la qual és el nombre d'individus per unitat de superfície, densistat absoluta (en el cas que no poguem saber el nombre total).
Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll Paràmetres bàsics en l'estudi de la dinàmica de les poblacions Equació bàsica: D= D0+N-M+I-E Aquesta és la equació bàsica de la dinàmica poblacional. En aquest cas, tenim la densitat que observem en la població en un moment donat, és igual a una densitat inicial o moment previ, i dos factors positius i dos factors negatius. Els dos factors positius serien la natalitat (s'afegeixen individus) i immigració (arribada d'individus que fa augmentar el valor inicial), mentres eque els factors negatius són la mortalitat (treu individus de la població) i emigració (fugida d'individus de la població que fan baixar la densitat).
Estimes de la mida i la densitat de les poblacions Com ho fem per estimar la D o la M en aquests models, és a dir, mida o densitat? Hi ha diferents mètodes destinats a això, dividits en dues grans categories: 1) Mesures absolutes: comptatges totals, mètodes de mostreig en l'espai (parcel·les o quadrats) i en el temps (MRR); són molt útils per l'estima del nombre total i exacte dels individus de tota la població (sobretot en estudis d'espècies amenaçades com per estimar paràmetres poblacionals).
2) Mesures relatives: no ens dóna el nombre exacte, sinò que ens dòna una mesura assumint que està relacionada amb el nombre d'individus de la població. Mètodes que tenen una relació desconeguda amb les mesures absolutes, com per exemple comptatges en transectes en programes de monitoreig. Són molt útils per avaluar canvis temporals o per establir diferències espacials entre poblacions, ja que no ens donen el nombre absolut sinò que ens proporciona un índex que suposem que es relaciona amb la mida de la població.
Aquest índex es pot anar comparant amb el temps.
Mètodes absoluts  Censos de la població en l'espai: comptatges directes i parcel·les Quan no és possible saber el nombre d'individus concret degut a la grandària de l'àrea, en la majoria de casos, nomès es compta una proporció de la població mitjançant la divisió d'aquesta, que utilitzarem per estimar la mida total. S'utilizen unitats de mostreig de mida coneguda, denominades parcel·les o quadrats. Aquestes unitats són les que ens permeten extrapolar el comptatge promig a la totalitat de l'àrea ocupada per la població. A partir d'aquesta, es poden realitzar promitjos i l'extrapolació del comptatge promig a la totalitat de l'àrea ocupada per la població.
Quan establim aquestes parcel·les, hem de tenir un seguit de aspectes presentes per tal d'establir aquesta relació: – Forma de les parcel·les i l'efecte vora (les vores poden dur a la confusió i provocar mals resultats) → poden tenir qualsevol forma però habitualment són circulars (disminueixen l'efecte vora o rectangulars.
Ecologia TEMA 3 – – Ariadna López Coll Mida i nombre suficient de les parcel·les per obtenir estimes exactes i precises Distribució d'saquestes dins de l'àrea d'estudi → parcel·les representatives, mostreig aleatori simple i estratificat.
 Censos de la població en el temps: mètodes MRR per estimar la mida i altres paràmetres poblacionals MRR → capturar, marcar, deixar marxar i recaptura. Com funcionen? En quan a la població que volem estimar, anem al camp i agafem una sèrie d'individus (com a mostra). A cada un dels individus, els identifiquem amb un nombre concret (marcatge) i l'alliberem. Al cap d'un dia o temps, tornem a fer-ho i en funció dels marcats que recapturem, podrem estimar quina era la mida de la població interessada. Tambè permeten veure altres paràmetres poblacionals com la dispersió, la migració o la emigració. A cada espècie s'utilitza un tipus de marcatge diferent, com per exemple, en els ocells s'utilitzen anells i els insectes es marquen amb retoladors.
Es tracta d'un tipus d'estudi molt intensiu que implica molta feina.
 Marca i recaptura únics: Métode de Petersen-Lincoln El mètode més sencill i comú és el de Petersen-Lincoln. En aquest métode de marca i recaptura únic, en una primera ocasió es captura una mostra d'individus de la població, els quals es marquen i es tornen a alliberar. Desprès es realitza una segona visita i mostra d'individus on mirem quins recapturem marcats. Com podem veure, té una peculiaritat; només s'ha de mostrejar el camp dues vegades i, per tant, és menys intensiu.
A partir d'aquí extrapolem, ja que l'estima del nombre poblacional es basa en què la proporció d'individus marcats a la població serà la mateixa en la primera i la segona ocasions. A partir d'aqui i d'una regla de tres, podem arribar a deduir la N.
N = M · n/R On: N: mida de la població que volem estimar M: número d’individus capturats i marcats el primer cop n: número d’individus capturats el segon cop R: número d’individus marcats recapturats el segon cop Nosaltres no sabem quants individus hi ha, per tant, són capaços d'agafar-ne 16 i els alliberem deixant que es barrejin. Tornem a l'indret, i som capaços de recapturar 20 individus, dels quals nomès 5 estan recapturats. En principi, si es produeixen una sèrie de condicions que s'han de complir, la proporció dels marcats respecte a la de no marcats ha de ser la mateixa que en aquesta submostra. S'han de donar un seguit de condicions: 1) Els animals marcats no es veuen afectats pel fet d'estar marcats, i per tant, la probabilitat de capturar un animal marcat és la mateixa que la de capturar un animal que no està marcat.
Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll 2) Les marques han de ser duradores, ja que es van fent diferents visites.
3) Els individus marcats es barregen homogèniament en la població quan són alliberats.
4) La mida de la població es manté invariable mentre dura l'experiment, osigui, que la població sigui tancada (no hi ha emigració ni immigració ni naixements ni morts).
Minimitzar els factors que intervenen, ja que aconseguir una població tancada és molt dificil.
 Marcatge i recaptura múltiples: mètode de Schnabel Quan és dificíl capturar els animals i no som capaços de realitzar un recompte dels individus d'una població, el mètode de Petersen-Lincoln pot donar lloc a estimes molt esbiaixades. En aquests casos, es pot millorar l'estima a partir de múltiples sessions de marcatge i recaptura múltiple.
En una primera sessió, els individus es marquen i s'alliberen. En les succesives sessions de captures, s'enregistra el número d'individus marcats i no marcats (augmentant l'estima de la població cada cop que es va al camp), i aquests darrers es marquen i s'alliberen. Amb això, el número d'individus marcats dins de la població augmenta progressivament i les estimes es tornen cada cop més acurades (més properes al valor real) i més precises (amb una dispersió menor), ja que el sistema és millorat a partir de múltiples sessions de marcat i recaptura.. Realment s'enregistra tant el nombe d'individus marcats com el nombre d'individus no marcats, i aquests darrers són els que es marquen i s'alliberen. La mida de la població N i per cada moment de captura (i) s'estima com: Ni: mida de la població estimada per a la mostra i.
Mi: número d’individus marcats a la mostra i.
ni: número d’individus capturats a la mostra i.
Ri: número d’individus marcats recapturats a la mostra i.
Mesures relatives de la mida poblacional  Programes de monitoreig i tendències poblacionals Hi ha vegades que els estudis poblacionals es centren nomès en com canvia un paràmetre al llarg del temps, i per aquest mateix motiu es realitzen mesures relatives d'aquest tipus.
Quan parlem de programes de monitoreig podem dir que són útils a llarga escala i a llarg termini.
Aquests estan compostos per una ruta en la que un investigador cada setmana fa un recompte d'individus. Al cap del temps, es pot realitzar una suma que han entrat en aquella zona i arribar a obtenir la tendència poblacional (com ha anat canviant la mida de la població al llarg del temps).
Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll A Catalunya en trobem molts; en el mapa podem veure que en cada un dels cercles hi ha una estació de mostreig (hi ha una persona, voluntaris, que un cop a la setmana hi fan un cens de les papallones d'aquella localitat, anomenada transecte o recorregut). Això tambè es fa amb els ocells, ja que són els dos grups estrella. Aquest programa fa 23 anys que funciona, i s'han recollit 3 milions de dades. La cobertura és molt gran i et permet tenir unes idees del que ocurreix en aquest territori. Seria impossible obtenir una mesura absoluta, ja que és inviable. Amb aquest mètode tant sencill pots tenir informació de totes les espècies.
Ens proporciona informació de com han evolucionat les poblacions de dues espècies en una localitat concreta. El IA és el index d'abundància relatiu, que ens diu com està la població (escala logaritmica). Aquest tipus d'informació permet tenir molts casos documentats, i et permet relacionar l'evolució de l'espècie amb diferents condicions.
A més a més, totes les dades de totes les estacions de mostreig s'integren en una sola mesura, un valor que ens diu el nivell poblacional a nivell de Catalunya.
Transectes per estimar densitats El tipus de mesura relativa és molt variat. Un exemple seria aquesta papallona que viu a diferents llocs, i és una espècie que en estat larval té una relació mutualista amb les formigues. Les larves secreten uns aminoàcids i sucres que les formigues utilitzen com aliment, i a canvi les formigues protegeixen a les oruges front els depredadors (relacions molt habituals).
La relació es tant forta que de fet la papallona necessita a la formiga, i si no hi és la població desapareix. És tant forta que les orugues són transportades per les formigues fins al niu. Si nosaltres volem saber quins són els factors que condicionen l'abundància d'aquesta espècie, hem de tenir elements per gestionar l'hàbitat i conèixer quins factors ho determinen. Una possibilitat seria l'espècie de la planta nutrista, i tambè la densitat de les formigues, perquè en aquesta zona hi ha prats on abunda la papallona i al costat hi ha un altre tipus de prat on la densitat d'aquestes és baixisima. Per tant, es poden fer censos absoluts de l'abundància de la planta, on s'utilitzen una sèrie de quadrats que ens servirar per saber l'abundància de la planta al prat, i uns censos absoluts de l'abundància de les formigues, mitjançant un sistema on a l'interior dels pots es fica una barreja de sucres que atrau molt a les formigues. El que es fa és que en els prats on es vol conèixer la diversitat de la formiga, es van establir uns transectes i cada dos metres es ficava un d'aquests pots obert. Si les formigues havien estat atretes,podies obtenir una estima molt acurada relativa de quina densitat existia. No tenim una mesura absoluta, però sabem que en aquell prat és el triple (un exemple per dir) que el del costat.
Què és un individu? Trobem una unitat bàsica, que és l'individu; estem contant el nombre d'indivdus, el qual és el paràmetre que volem modelitzar. La pregunta que pot semblar molt trivial és: que és un individu? En molts casos, és trivial, ja que podem trobar: – Organismes unitaris: creixement determinat i programat als gens (mida poc variable).
– Organismes modulars: creixement indeterminat, amb una mida molt variable i una forma Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll no determinada genèticament. Compost d'un nombre variable de peces independents (móduls) que en algunes espècies es poden independitzar i donar lloc a un altre individu el qual serà el mateix del qual provè (ramets). Uns exemples són els briozous, corals i totes les plantes.
 Individus genètics i funcionals Segons estiguem parlant d'uns o un altres, el concepte d'individu genètic pot tindre més o menys sentit. En el cas dels unitaris coincideixen amb un individu genètic (zigot), però en el cas dels modulars, aquests mòduls no corresponen a un individu genètic perquè provenen del mateix zigot.
– – Individus genètics (genets): individus que provenen d'un zigots original.
Individus funcionals (ramets): mòduls individualitzats que no es correspoenn amb l'individu genètic, ja que s'independitzen genèticament i no corresponen amb l'individu genètic, però sí que són individus.
Quan nosaltres fem una estima de la mida poblacional, no ens interessa comptar el individu genètic sinò les peces independitzades (ens interessen a nivell de compètencia i tal), i per tant parlem a nivell d'individus funcionals (en el cas dels modulars, coneguts com ramets).
Tenim diferents exemples per aclarar aquests conceptes: els pins són individus modulars (la forma no sempre és la mateixa degut a les condicions de creixement i presenta molts móduls), però son individus genètics. En el cas de les maduxeires (Fragaria vesca) són modulars (de les mateixes plantes surt una arrel que crea una nova unitat, i a mès es poden independitzar), i són funcionals.
 Clons Relacionat amb aixó, trobem el concepte de clon. El clon és el conjunt de ramets o d'individus funcionals que representen un sol individu genètic; grup de gens, cèl·lules o organismes idèntics genèticament, provinents del mateix ancestre. Per exemple, el Pteridium aquilinum, una falguera, fa extensions tremendes i no deixa entrar res més; cadascuna de les fulles, com a individus són el mateix perquè sota terra, la planta fa un sistema de rizomes. Tots els prats colonitzats són el mateix individu genètic.
Un altre exemple, Populus tremuloides és una espècie invasora que presenta una capacitat de creixement que es dòna en forma d'estolons, i per tant, tots els arbres representen un sol individu genètic.
 Cicle biològic Quan nosaltres fem models de dinàmica poblacional, per a què funcioni, hem de conèixer el cicle biològic del organisme que estem estudiant, ja que la mida de la població depèn de cadascun dles factors que operen en aquest cicle.
El cicle biològic correspon a la seqüència bàsica d'esdeveniments d'un organisme al llarg de la seva vida. Hi ha cicles complexos en els quals un organisme passa per diferents fases, on cadascuna d'elles pot tenir uns requeriments ecològics diferents (insectes). En aquest cas, els factors que Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll influeixen en la supervivència de les fases poden ser molt diferents, per tant, cal conèixer els factors que actuen a cada fase i a partir d'aquí tenir una idea general. Per exemple, si ens fixem en el cicle biològic d'un insecte, veiem que tenim l'adult que té una vida molt curta durant la qual l'únic que interessa és aparellar-se; a partir d'aquí, es ponen els ous i surt la larva filtradora i aquàtica, la qual formarà una crisàlide amb una pupa que donarà lloc a l'adult i es tanca el cicle, ja que suposa un cicle anual i un cop posa els ous l'organisme mor. Els factors que influeixen en la mortalitat de la pupa són diferents al que influeixen en l'adult.
En els cicles biòlogics, el cicle reproductiu és clau. Podem parlar d'un període pre-reproductiu, període productiu i període post-productiu. Aquesta planta, Rumex obtusifolius, cada cercle representa el moment reproductiu (zigot) i el moment pre-reproductiu és molt curt, però en aquest cas veiem que desprès d'un període reproductiu la planta pot seguir creixent i al llarg dels anys pot donar lloc a un altre període reproductiu que a la vegada són modulars, és a dir, que presenta diferents mòduls que es poden independitzar.
Trobem diferents tipus de cicle biològic, segons diferents criteris a l'hora de classificar-los: 1) Si els classifiquem segons la durada del cicle (longevitat) podem distingir entre cicles anuals (que es completen en un any o menys d'un any) i cicles perennes (el cas de les plantes) quan el cicle dura més d'un any o diversos.
2) Si els classifiquem segons la seva freqüencia de la reproducció, hi ha dues estratègies: cicles semèlpares on es produeix un únic episodi reproductiu (es reprodueix i mor) i cicles iteròpares, on es poden combinar períodes de reproducció i no reproducció, amb diferents episodis reproductius.
Es poden combinar aquestes possibilitats i donar lloc a organismes dins de les quatre combinacions. Alguns exemples: espècies anuals i semèlpares corresponen les males herbes Diplotaxis erucoides, que presenten un cicle molt breu (1 mes o així). No tant habitual serien plantes perennes semèlpares, plantes que desenvolupen una gran flor central, floreix i es mor, com per exemple Agave americana i Daucus carota. Per altre banda, trobem les iteròpares; com a iteròpares anuals, trobem a Daphnia sp, mentres que iteròpares perennes trobem als mamífers.
En quan a l'esquema que podem observar al power, veiem representada la energia o recursos que aquell individu durant la seva vida destina a la reproducció. És el típic paràmetre que entra en un compromís amb el nombre d'episodis reproductius.A la figura, l'allargada de la linea horitzontal simbolitza la vida de l'individu, la part acolorida l'època reproductiva i l'alçada la mida.
Les espècies semèlpares són les que destinen més quantitat d'energia per la reproducció, a diferència de les iteròpares que destinen poca energia, i això ho podem veure gràcies a la proporció de la part acolorida amb la resta de la figura. Per exemple, les gramínies seleccionades per l'home el màxim dels seus recursos es destinen a la reproducció.
Implicacions biològiques del tipus de cicle: esforç reproductiu i freqüencia de reproducció En l'eix del power podem veure diferents espècies de plantes, on les espècies semèlpares tíndriem les anuals i el paradigma de les plantes fetes per produir molt, que han estat seleccionades perquè Ecologia TEMA 3 Ariadna López Coll tota la seva inversió es dediqui a la producció. En canvi, les espècies iteròpares són les plantes perennes.
L'esforç reproductiu és el % d'energia que es destina a la reproducció. Contra més gran és aquest esforç, el període reproductiu tendeix a ser més anual.
Si fem una gràfica en que relacionem l'esforç reproductiu amb l'exit reproductiu (descendència) obtenim un gràfic d'aquest tipus. Això és un exemple de trade-off (un trade-off que vol dir que si dediques un temps o energia a una activitat, hauràs d'invertir menys en altre). La línea del mig marca la diferència o la distinció entre les espècies que inverteixen més en l'exit de la descendencia i no tant en l'esforç reproductiu (a la part de dalt) i aquelles espècies que inverteixen més en l'esforç reproductiu que en l'èxit de la descendència. Concretament, en aquesta figura, la zona vermella és una combinació dels dos paràmetres que no es dona mai a la vida. A la zona blava hi ha l'estratègia dels semèlpares (espècies que en algun moment utilitzen tota la seva energia en reproduir-se, tant que es moren). Això es el que s'anomena big bang reproduction.
L'exit de cadascun dels descendents és molt petit. En el color blanc, tenim espècies que no destinen tants recursos a la reproducció, pero els seus descendents tenen una supervivencia molt més gran. Les dos estraègies són viables a la natura. La zona roja, no succeix a la natura.
...