¿Qué es una población?
Una población es el conjunto de todos los miembros de una especie que viven en un mismo lugar al mismo tiempo y pueden reproducirse entre sí. Ejemplo: todos los lotos de un lago, o todos los ciervos chital de un bosque.
Un solo animal nace y muere, pero no tiene tasa de natalidad. Solo un grupo tiene tasas. Por eso una población tiene características especiales, llamadas atributos de la población:
- Densidad (N): número de individuos por unidad de área o de volumen. Cuando contar es difícil usamos otras medidas: porcentaje de cobertura en el pasto, biomasa en los árboles grandes o señales indirectas como huellas y excrementos en los tigres.
- Natalidad: número de nacimientos por miembro y por unidad de tiempo.
- Mortalidad: número de muertes por miembro y por unidad de tiempo.
- Proporción de sexos: porcentaje de hembras y de machos, por ejemplo 60 % de hembras.
- Estructura de edades: cuántos son jóvenes, adultos y viejos.
Natalidad y mortalidad
Las tasas siempre son por miembro. Si un estanque tiene 20 ranas y en un año nacen 8 ranas nuevas, la natalidad es 8 ÷ 20 = 0,4 por rana y por año. Si mueren 4 de 40 moscas de la fruta en una semana, la mortalidad es 4 ÷ 40 = 0,1 por mosca y por semana.
La ecuación del crecimiento
Cuatro cosas cambian N entre el tiempo t y t + 1:
N(t+1) = N(t) + [(B + I) − (D + E)]
B = nacimientos, I = inmigración (los que llegan), D = muertes, E = emigración (los que se van). En tiempos normales los nacimientos y las muertes son lo más importante. La inmigración pesa mucho cuando se está colonizando un lugar nuevo.
Estructura de edades y pirámides de edad
Divide la población en tres grupos: prereproductivo (demasiado joven para reproducirse), reproductivo y posreproductivo (demasiado viejo). Dibuja cada grupo como una barra, con los más jóvenes abajo. La forma te dice el futuro:
- Triángulo de base ancha: muchos jóvenes → la población crecerá (en expansión).
- Forma de campana: jóvenes ≈ adultos reproductores → los números se mantienen casi iguales (estable).
- Forma de urna (base estrecha): menos jóvenes que adultos → la población disminuirá (en declive).
En las personas se llama pirámide de población. Ayuda a un gobierno a planificar escuelas, empleos y cuidado de los mayores.
Crecimiento de la población: exponencial (curva J)
Si la comida y el espacio son ilimitados, todos los miembros siguen reproduciéndose a toda velocidad. Sea b = natalidad y d = mortalidad por miembro. La tasa intrínseca de crecimiento natural es r = b − d.
dN/dt = rN. La velocidad de crecimiento es proporcional a N, así que una población más grande crece aún más rápido. La gráfica de N contra el tiempo es una curva en forma de J.
Al resolverla se obtiene N(t) = N₀ e^(rt), donde N₀ es el número inicial y e ≈ 2,718. Algunos valores de r: rata noruega unos 0.015, escarabajo de la harina unos 0.12 por día (estudios reales). Un crecimiento tan rápido no puede durar en la naturaleza.
Crecimiento de la población: logístico (curva S) y capacidad de carga
Los hábitats reales tienen comida y espacio limitados. El mayor número de individuos que un hábitat puede mantener durante mucho tiempo es su capacidad de carga (K).
dN/dt = rN (1 − N/K) (crecimiento logístico de Verhulst–Pearl).
- Cuando N es pequeño, (1 − N/K) ≈ 1, así que el crecimiento parece exponencial (fase de retraso y fase rápida).
- Cuando N = K/2, el crecimiento es el más rápido.
- Cuando N llega a K, (1 − N/K) = 0, así que el crecimiento se detiene (meseta).
La gráfica tiene forma de S (sigmoidea). La mayoría de las poblaciones reales siguen este modelo, por eso se dice que es más realista.
La historia de vida en una línea
Las especies evolucionan la mejor manera de reproducirse según su hábitat: unas se reproducen una sola vez en la vida (salmón del Pacífico, bambú), otras muchas veces (la mayoría de aves y mamíferos); unas tienen muchas crías diminutas (ostras), otras pocas y grandes (aves, mamíferos).
Interacciones entre poblaciones: la tabla de signos
Dos especies que viven juntas pueden ayudarse, dañarse o ignorarse. Escribe + si ganan, − si pierden, 0 si no hay efecto.
| Interacción | Especie A | Especie B |
|---|---|---|
| Mutualismo | + | + |
| Competencia | − | − |
| Depredación | + | − |
| Parasitismo | + | − |
| Comensalismo | + | 0 |
| Amensalismo | − | 0 |
La depredación, el parasitismo y el comensalismo necesitan que las dos especies vivan muy cerca.
Mutualismo
Los dos socios ganan.
- Liquen: un hongo y un alga (o una cianobacteria). El alga fabrica alimento; el hongo da refugio y retiene agua.
- Micorriza: los hongos en las raíces absorben fósforo para la planta; la planta les da azúcar.
- Higuera y avispa del higo: cada especie de higuera es polinizada por una sola especie de avispa; la avispa pone huevos dentro del higo y sus larvas se alimentan de algunas semillas.
- Orquídeas y abejas: el pétalo de la orquídea Ophrys se parece a una abeja hembra, así que los machos intentan aparearse con él y llevan el polen (engaño sexual).
Los socios suelen coevolucionar: si uno cambia, el otro también tiene que cambiar.
Competencia
Los dos pierden, porque quieren el mismo recurso limitado (comida, luz, espacio). Ocurre entre especies emparentadas y también entre especies sin parentesco (los flamencos y los peces de un lago sudamericano comen zooplancton).
- Interferencia: una especie puede reducir la alimentación de la otra incluso cuando hay mucha comida (por ejemplo, las cabras de las islas Galápagos hicieron desaparecer a las tortugas de Abingdon en diez años).
- Principio de exclusión competitiva de Gause: dos especies que compiten por exactamente el mismo recurso no pueden vivir juntas para siempre; la más débil desaparece.
- Reparto de recursos: las especies lo evitan compartiendo el recurso de otra manera. MacArthur encontró cinco especies de currucas en un mismo árbol, que se alimentaban a distintas alturas y en distintas ramas.
- Quitar al competidor más fuerte deja que el otro se extienda: el percebe Balanus desplaza a Chthamalus en las costas rocosas.
Depredación
El depredador (+) mata y se come a la presa (−). En ecología, los herbívoros que comen plantas también son depredadores.
Por qué importan los depredadores
- Pasan la energía de las plantas a los niveles tróficos superiores.
- Mantienen a raya el número de presas. La chumbera (nopal) se extendió por millones de hectáreas en Australia hasta que se trajo una polilla que come cactus (control biológico).
- Mantienen vivas a muchas especies al impedir que un competidor fuerte gane (cuando se quitó la estrella de mar Pisaster, desaparecieron más de 10 especies).
Cómo se defienden las presas
Camuflaje (ranas, insectos), veneno (la mariposa monarca sabe mal porque su oruga come una hierba venenosa) y, en las plantas, espinas (cactus, acacia) y sustancias químicas (la Calotropis fabrica glucósidos que dañan el corazón; la nicotina, la cafeína y la quinina también empezaron como defensas de las plantas).
Parasitismo, comensalismo y amensalismo
Parasitismo (+/−): el parásito vive sobre o dentro del huésped y le quita alimento sin matarlo de inmediato.
- Ectoparásitos viven por fuera: piojos en las personas, garrapatas en los perros y la planta Cuscuta (cuscuta) sobre los setos.
- Endoparásitos viven por dentro: tenia (solitaria), duela del hígado, Plasmodium. A menudo pierden órganos que no necesitan y producen enormes cantidades de huevos. Muchos necesitan más de un huésped (la duela del hígado necesita un caracol y un pez).
- Parasitismo de cría: el koel pone huevos en el nido del cuervo; sus huevos se parecen a los del cuervo, así que el cuervo cría a los polluelos.
Comensalismo (+/0): una orquídea que crece sobre la rama de un mango; percebes sobre una ballena; la garcilla bueyera que come insectos que levanta el ganado al pastar; la anémona de mar y el pez payaso.
Amensalismo (−/0): el moho Penicillium libera penicilina, que mata bacterias, mientras que al moho no le pasa nada.
Qué pregunta el examen
La unidad de Ecología vale cerca de 10 puntos. Preguntas habituales: escribir y explicar la ecuación logística, dibujar las curvas J y S, calcular una natalidad o mortalidad, dibujar pirámides de edad, y nombrar la interacción con sus signos y un ejemplo (sobre todo orquídea-abeja, higuera-avispa, koel-cuervo, Cuscuta, garcilla bueyera y el principio de Gause). Dibuja la tabla de signos: hace que una respuesta de 2 puntos sea rápida y ordenada.
Fórmulas y definiciones clave
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Ejemplos resueltos
1. Un trozo de césped de 5 m² tiene 150 plantas de diente de león. Calcula la densidad.
Densidad = N ÷ área = 150 ÷ 5 = 30 plantas por m².
2. Un estanque tenía 50 ranas. En un año, 20 renacuajos se hicieron ranas y murieron 10 ranas. Calcula la natalidad y la mortalidad.
Natalidad = 20 ÷ 50 = 0.4 por rana y por año. Mortalidad = 10 ÷ 50 = 0.2 por rana y por año.
3. Una manada de ciervos tenía 300 animales. En un año: 60 nacimientos, 25 muertes, 10 llegaron y 15 se fueron. Calcula N después de un año.
N(t+1) = 300 + (60 + 10) − (25 + 15) = 300 + 70 − 40 = 330 ciervos.
4. Con la manada anterior, calcula r (sin contar la migración) y di si crece o disminuye.
b = 60/300 = 0.2, d = 25/300 ≈ 0.083. r = b − d ≈ 0.117 por año. r es positivo, así que la manada crece.
5. Un cultivo de bacterias empieza con 1000 células y r = 0.693 por hora, con comida ilimitada. ¿Cuántas células hay después de 3 horas?
N = N₀e^(rt) = 1000 × e^(0.693 × 3) = 1000 × e^(2.079) ≈ 1000 × 8 = 8000 células. (e^0.693 = 2, así que se duplica cada hora: 1000 → 2000 → 4000 → 8000.)
6. En una población logística K = 500 y r = 0.2 por año. Calcula dN/dt cuando N = 100 y cuando N = 250.
N = 100: dN/dt = 0.2 × 100 × (1 − 100/500) = 20 × 0.8 = 16 por año. N = 250: 0.2 × 250 × (1 − 0.5) = 50 × 0.5 = 25 por año (el más rápido, porque N = K/2).
7. La misma población: ¿cuánto vale dN/dt cuando N = 500? ¿Qué significa?
dN/dt = 0.2 × 500 × (1 − 500/500) = 100 × 0 = 0. La población ha llegado a la capacidad de carga: los nacimientos igualan a las muertes y la curva S es plana.
8. Una población tiene r = 0.035 por año y crece de forma exponencial. Calcula su tiempo de duplicación.
t = 0.693 ÷ 0.035 ≈ 19.8 años, unos 20 años.
9. Nombra la interacción y los signos: (a) garcilla bueyera con búfalos que pastan, (b) Cuscuta sobre un seto, (c) Balanus y Chthamalus en las rocas.
(a) Comensalismo (+/0): la garcilla gana insectos, el búfalo ni gana ni pierde. (b) Parasitismo (+/−): la Cuscuta quita alimento al huésped. (c) Competencia (−/−): los dos quieren el mismo espacio de roca; gana Balanus.
Errores comunes
- Decir que un solo organismo tiene natalidad. Las tasas solo pertenecen a las poblaciones.
- Confundir r y K: r es la rapidez con que crece una población por miembro; K es el máximo que el hábitat puede mantener.
- Pensar que el crecimiento logístico es más rápido cerca de K. Es más rápido en N = K/2 y vale cero en K.
- Llamar parásita a la orquídea de un mango. Solo usa la rama como apoyo y fabrica su propio alimento: comensalismo (+/0).