En Biología, una población es un conjunto de organismos o individuos que coexisten en un mismo espacio y tiempo, que comparten ciertas propiedades biológicas (básicamente ser de la misma especie), las cuales producen una alta cohesión reproductiva y ecológica del grupo. La cohesión reproductiva implica el intercambio de material genético entre los individuos. La cohesión ecológica se refiere a la presencia de interacciones entre ellos, resultantes de poseer requerimientos similares para la supervivencia y la reproducción, ocupando un espacio generalmente heterogéneo en cuanto a la disponibilidad de recursos.En Biología, un sentido especial de la población, empleado en Genética y Evolución es para llamar a un grupo reproductivo cuyos individuos se cruzan únicamente entre sí, aunque biológicamente les fuera posible reproducirse también con todos los demás miembros de la especie o subespecie. Las principales causas por las que resultan delimitadas las poblaciones son el aislamiento físico y las diferencias del comportamiento.
En Ecología, un conjunto de poblaciones locales parcialmente aisladas entre sí, se llama metapoblación.
Propiedades de las poblaciones
Existen ciertos atributos propios de los organismos en su organización en poblaciones, que no se presentan en cada uno de los individuos aislados. Estas características o propiedades permiten definir a las distintas poblaciones.
Potencial biótico
Se refiere a la máxima capacidad que poseen los individuos de una población para reproducirse en condiciones óptimas. Este factor es inherente a la especie y representa la capacidad máxima reproductiva de las hembras contando con una óptima disponibilidad de recursos.Resistencia ambiental
Se refiere al conjunto de factores que impiden a una población alcanzar el potencial biótico. Estos factores pueden ser tanto bióticos como abióticos y regulan la capacidad reproductiva de una población de manera limitante. Estos factores pueden representar tanto recursos (como agua, refugio, alimento) como la interacción con otras poblaciones (ver nicho ecológico).Patrones de crecimiento.
Se refiere al tipo de gráfica que representa la tasa de crecimiento de una población. Así podemos encontrar curvas con crecimiento sigmoideo, exponencial o decreciente, determinadas tanto por el potencial biótico en su interacción con la resistencia ambiental, como con la capacidad de carga que representa la cantidad promedio de individuos que coexisten cuando la curva de crecimiento se encuentra en la fase de equilibrio. También se define capacidad de carga como el número máximo de individuos que un medio determinado puede soportar. El desarrollo de esta curva posee diferentes etapas, siendo representada en número de individuos por unidad de tiempo y, con respecto a los ciclos biológicos característicos de cada especie, diferentes etapas, a saber:
Propiedades de las poblaciones
Una población es un grupo de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y que conviven en el espacio y en el tiempo. El conocimiento de la dinámica de poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre los grupos de organismos y tiene, además, una importancia práctica enorme.
Entre las propiedades de las poblaciones, que no son propiedades de los individuos, se encuentran los patrones de crecimiento, de mortalidad, la estructura etaria (de edades), la densidad y la distribución espacial.
La tasa de crecimiento de una población es el incremento en el número de individuos en una unidad dada de tiempo por cada individuo presente.
En ausencia de inmigración neta (movimiento de otros individuos de la especie hacia la población desde cualquier otro sitio) o de emigración neta (la salida de individuos de la población), el incremento es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad. Así, la tasa de crecimiento puede ser igual a cero, positiva o negativa (como lo es actualmente para la población humana en algunos países). Esta propiedad de una población es llamada su tasa de crecimiento per cápita y se simboliza con la letra r.
El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante es conocido como crecimiento exponencial y se lo describe con la siguiente ecuación diferencial:
dN / dt = r * N
En esta ecuación, r es la tasa de crecimiento per cápita (que en ausencia de inmigración o emigración neta es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad), N es el número de individuos de la población en cualquier momento dado (t), y dN/dt es la tasa de crecimiento de la población (el cambio en el número de individuos a lo largo del tiempo). Un aspecto clave del crecimiento exponencial es que, aunque la tasa de crecimiento per cápita permanezca constante, la tasa de crecimiento se incrementa cuando el tamaño de la población se incrementa.
Después de una fase de establecimiento inicial, la población se incrementa del mismo modo que una cuenta de ahorros con interés compuesto. Aunque la tasa de incremento per cápita permanece constante, la tasa de crecimiento de la población aumenta rápidamente a medida que se incrementa el número de individuos reproductores. El crecimiento exponencial es característico de poblaciones pequeñas con acceso a recursos abundantes.
El crecimiento exponencial no puede continuar sin una caída en el tamaño de la población. El modelo logístico, que toma en cuenta la capacidad de carga, describe uno de los patrones de crecimiento de población más simples observados en la naturaleza. El crecimiento logístico es representado por la ecuación:
dtN = r * N * [(K - N) / K]
En esta ecuación, K representa la capacidad de carga. Para muchas poblaciones, el número de individuos no está determinado por el potencial reproductivo, sino por el ambiente. Un ambiente dado puede soportar sólo a un número limitado de individuos de una población determinada en cualquier conjunto específico de circunstancias. El tamaño de la población oscila alrededor de este número, que se conoce como la capacidad de carga del ambiente. Es el número promedio de individuos de la población que el ambiente puede sostener bajo un determinado conjunto de condiciones. Para las especies animales, la capacidad de carga puede estar determinada por la disponibilidad de alimento o por el acceso a sitios de refugio. Para las plantas, el factor determinante puede ser el acceso a la luz solar o la disponibilidad de agua. El gráfico de la ecuación se asemeja, en principio, a la curva de crecimiento exponencial, elevándose lentamente cuando N es aún pequeño y luego disparándose rápidamente a medida que N se incrementa. Sin embargo, a diferencia del crecimiento exponencial, el crecimiento logístico se hace gradualmente más lento a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga y, finalmente, la población se estabiliza en o cerca de la capacidad de carga. El gráfico resultante es una curva en forma de S.
Uno de los patrones de crecimiento más simples observados en las poblaciones naturales se conoce como crecimiento logístico y se representa con una curva sigmoide, o en forma de S. Como ocurre con el crecimiento exponencial, hay una fase de establecimiento inicial en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración rápida (2). Luego, a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) y finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga. Otros patrones de crecimiento observados en las poblaciones naturales son considerablemente más complejos.La población también tiene patrones de mortalidad característicos con un riesgo variable de muerte en diferentes edades. Una propiedad relacionada es la estructura etaria de la población, o sea, las proporciones de individuos de edades diferentes. La estructura de edades es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población.
La regulación del tamaño de la población
Aunque a menudo es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, este conocimiento puede ser de gran importancia, porque las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efectos profundos, para bien o para mal, sobre las poblaciones de otras especies, incluyendo a la especie humana.
Dos ejemplos de fluctuaciones, a veces extremas, en el tamaño y en la densidad de una población.
a) Densidad de la población de pupas de la polilla esfinge del pino (Dendrolimus pini) registrada durante un período de 60 años en un bosque de coníferas de Alemania. b) Variaciones durante un período de 30 años en el tamaño de la población reproductiva del carbonero común (Parus major), un ave europea del mismo género que los carboneros y herrerillos de América del Norte, observados en una localidad de Holanda.
a) Densidad de la población de pupas de la polilla esfinge del pino (Dendrolimus pini) registrada durante un período de 60 años en un bosque de coníferas de Alemania. b) Variaciones durante un período de 30 años en el tamaño de la población reproductiva del carbonero común (Parus major), un ave europea del mismo género que los carboneros y herrerillos de América del Norte, observados en una localidad de Holanda.
Entre las influencias que afectan el tamaño y la densidad de una población hay factores limitantes específicos, que difieren en poblaciones diferentes. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores tales como la luz, la temperatura, el agua disponible, la salinidad, el espacio para la nidificación y la escasez (o exceso) de los nutrientes necesarios. Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas.
Principio de los factores limitantes.Cada especie tiene una curva característica de variación del tamaño poblacional para cada factor limitante de su ambiente. En las zonas de intolerancia los individuos no pueden sobrevivir. En las zonas de estrés fisiológico, algunos individuos son capaces de sobrevivir, pero la población no puede crecer. En la franja óptima, la población puede prosperar.
Los ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una población en factores dependientes e independientes de la densidad. Los factores que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de población, se llaman densodependientes.
Los ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una población en factores dependientes e independientes de la densidad. Los factores que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de población, se llaman densodependientes.
Muchos factores operan sobre las poblaciones de manera dependiente de la densidad. A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un incremento de la competencia entre los miembros de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores pueden ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de las presas sea elevada, capturando así una mayor proporción de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse más fácilmente cuando la densidad de la población es alta.
Las perturbaciones ambientales actúan frecuentemente como factores independientes de la densidad.
Algunas poblaciones experimentan ciclos regulares de aumento y declinación, fenómenos que todavía hoy son poco comprendidos.
Estrategias de vida
Estrategias de vida
Dentro de las llamadas estrategias de vida de las poblaciones, las propiedades más interesantes y variables están en las estrategias de reproducción, que son grupos de características coadaptadas que afectan la supervivencia y la reproducción. Algunos autores utilizan el término historias de vida para denominar a estas estrategias. ¿En qué condiciones, por ejemplo, favorecerá la selección natural a un organismo que produce 2 millones de descendientes microscópicos en una sola camada, como ocurre con una ostra, en oposición a un organismo que tiene una sola cría grande, como un elefante?
Como resultado ciertos estudios, los biólogos se han percatado de que las estrategias de reproducción varían de un individuo a otro dentro de una población y también de una población a otra entre organismos emparentados. En otras palabras, los patrones comprenden variaciones determinadas genéticamente y sometidas a la selección natural.
A lo largo de su vida, los organismos enfrentan un compromiso entre la cantidad de tiempo y la energía que asignan a distintas actividades. Es decir, un aumento en la asignación a una actividad (por ejemplo búsqueda de alimento) implica una reducción en el tiempo y energía disponibles para otras actividades (por ejemplo, el cuidado de crías). Un determinado balance en la distribución de energía entre diferentes funciones resulta en una determinada estrategia adaptativa de un organismo, y las condiciones ambientales en las que va ser competitivamente exitoso.
Las estrategias reproductivas alternativas han recibido diversos nombres. Se las llamó pródigas y prudentes, señalando que a pesar de los aparentes juicios de valor de estos vocablos, pródigo, puede ser exitoso en ciertas circunstancias en que prudente no lo es. También se ha definido pródigo como oportunista y prudente como de equilibrio. Hablando en general, la estrategia pródiga u oportunista parecería resultar más adaptativa, por ejemplo, para especies de malezas, colonizadoras de campos abiertos, mientras que la estrategia prudente o de equilibrio parecería más adaptativa para una población en su capacidad de carga. Por esta razón, Robert MacArthur y E.O. Wilson propusieron que las estrategias pueden ser clasificadas como selección r o selección K. Sin embargo, esta propuesta ha sido considerada como una simplificación excesiva. Muchas especies tienen claramente características de selección r así como de selección K. Por ejemplo, algunas especies de estrellas de mar que aparecen en la zona intermareas tienen vidas largas (una característica de selección K) y producen numerosos huevos (una característica de selección r). Otras especies exhiben estrategias de selección r en algunos momentos de su ciclo vital y estrategias de selección K en otros momentos.
El fenotipo de los organismos varía en cierta medida frente a cambios en el ambiente. Esta capacidad de respuesta, que es también susceptible a la selección natural, se denomina plasticidad fenotípica.
Una población que se reproduce asexualmente puede incrementar su número mucho más rápidamente que una población que tiene reproducción sexual. La reproducción asexual tiene otras ventajas adicionales. Por ejemplo, muchas plantas se reproducen por medio de estolones y, al hacerlo, son capaces de crecer hasta cubrir un área muy grande. Todas las plantas producidas representan un solo genotipo. Una nueva planta que se desarrolla de esta manera tiene un aporte continuo de recursos procedente de la planta madre y, de este modo, una probabilidad mucho mayor de sobrevivir.
Curvas de supervivencia de poblaciones de Ranunculus repens, una especie de ranúnculo.
De 100 plantas que comenzaron de semillas (curva inferior), sólo dos (2%) estaban aún vivas 20 meses después. De las 225 plantas que se originaron de estolones, 30 (más del 15%) se encontraban aún vivas después de 20 meses (curva superior). Estas plantas reciben apoyo de la planta materna durante el crecimiento temprano.
Los organismos oportunistas que explotan rápidamente un ambiente y luego emigran, parecerían llevar existencias riesgosas como individuos y como especies. Sin embargo, las poblaciones de estos organismos se caracterizan por poseer una notable capacidad de recuperación, porque pueden reconstruir rápidamente una población a partir de unos pocos individuos. Por el contrario, las poblaciones compuestas por individuos de vida larga y de maduración lenta, que parecerían tener una alta probabilidad de supervivencia a largo plazo, son muy lentas para recuperarse cuando se reduce su tamaño.
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