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Departamento de Ecología Universidad de Alcalá Prácticas de Ecología 2º de Grado de Biología Práctica 4: Cálculo de parámetros demográficos de poblaciones Duración: 1 sesión de 2 horas Temas de teoría relacionados: Dinámica de poblaciones. Material necesario: ordenador con programa Excel. Ficheros: “Cálculos alumnos”. Introducción La ecología de poblaciones estudia las variaciones de tamaño de las poblaciones a lo largo del tiempo. Estas variaciones dependen de varios parámetros demográficos básicos, como son las tasas de mortalidad y de natalidad, así como la estructura de edades. Se han desarrollado diversos modelos matemáticos que permiten predecir el tamaño futuro de una población a partir de esos parámetros. Estos modelos simplifican la realidad, ya que muchos de los factores que alteran los tamaños de las poblaciones naturales dependen del azar y, por tanto, no son predecibles (por ejemplo la aparición de una enfermedad, la llegada de una especie invasora, un evento catastrófico, etc.). Estos factores que dependen del azar se denominan estocásticos. Además, los modelos más sencillos asumen que los organismos disponen de recursos ilimitados y no existen interacciones entre organismos. A pesar de todo, estos modelos nos proporcionan una importante herramienta para la gestión de aquellas poblaciones en que el hombre interviene, voluntaria o involuntariamente. Por ejemplo, en el caso de poblaciones que se encuentran en declive (el oso, el lince, etc.) se pretendería aumentar la tasa de crecimiento poblacional con el fin de estabilizar la especie. El caso contrario puede presentarse cuando una especie exótica invade un nuevo ambiente, en cuyo caso la intervención buscaría la reducción del crecimiento poblacional para evitar daños en el ecosistema. Por último, otras veces se pretende mantener una población dentro de un equilibrio, de manera que no aumente ni disminuya. Este puede ser el caso de poblaciones naturales explotadas por el hombre (especies cinegéticas, peces, corales, etc.), donde interesa conocer el número de individuos que se pueden extraer de la población cada año para que se mantenga estable. Objetivos: En esta práctica se proponen varios problemas sobre gestión de poblaciones naturales de especies semélparas. Partiendo de censos o conteos de individuos, debes estimar los parámetros demográficos que te permitan predecir si la población está en aumento o en retroceso. Sobre esta base, debes proponer medidas encaminadas a aumentar, reducir o mantener la población, según el caso. CASO 1: Demografía de una planta anual 1 Departamento de Ecología Universidad de Alcalá Una población de una especie de herbácea anual protegida parece mostrar un proceso de declive. Supongamos que hemos sido contratados por la Administración para realizar un seguimiento demográfico, establecer las causas del declive y proponer posibles soluciones. 1) Para conocer la tendencia poblacional se ha realizado un seguimiento de una población durante 5 años, obteniéndose los siguientes resultados Año Nº individuos 2004 2410 2005 2021 2006 1734 2007 1423 2008 1017 Calcular la tasa de crecimiento neto media de la población (). - 2003 2380 A partir de ese valor, calcula cuántos años tardará la población en extinguirse a partir del año 2008 (consideramos que la población se ha extinguido cuando queda solo un individuo). ¿Qué modelo de crecimiento de poblaciones necesitas utilizar? 2) Para determinar las causas del declive de la población, se han marcado 1000 semillas en una población de campo, antes de ser dispersadas, y se ha realizado un seguimiento de su destino, obteniéndose las siguientes cifras: de las 1000 semillas marcadas, 620 se dispersan y el resto se quedan en la planta madre. Entre las semillas dispersadas, 532 son viables, y de ellas solo 112 germinan. De las plántulas emergidas, solo 44 llegan al estadío adulto, florecen y producen un promedio de 20 semillas cada una. - Utiliza los datos indicados para realizar una la tabla de vida correspondiente a esta especie, con los siguientes parámetros: nx, lx, mx, lx mx, gx, R0 n(x) Semillas en planta 1000 Semillas dispersadas 620 Semillas viables 532 Plántulas 112 Adultos 44 l(x) g(x) m(x) l(x)m(x) Ro - ¿Cuál es la fase del ciclo de vida donde se producen más pérdidas? 2 Departamento de Ecología Universidad de Alcalá - Calcular cómo cambiaría la tasa básica de reproducción de la población (R0) en los siguientes escenarios de gestión. a) Favorecer la dispersión de semillas reforzando la población de los insectos que actúan como dispersores. Con ello conseguimos que se dispersen 720 semillas de las 1000 semillas iniciales. b) Reducir la depredación de las semillas por parte de las hormigas utilizando una sustancia repelente. Con ello se consigue que 590 de las 620 semillas dispersadas sean viables. c) Favorecer la germinación de las semillas incrementando la cantidad de luz que llega al suelo (por ej. mediante podas selectivas en el dosel). Con ello conseguimos que de las 532 semillas dispersadas viables germinen 320. d) Observamos que muchas plántulas recién emergidas son consumidas por conejos. Si introducimos zorros en la zona para controlar la población de conejos, conseguimos que de las 112 plántulas emergidas lleguen a adultas 68. e) Aumento de la producción de flores a 25 por planta mediante fertilización del sustrato. - A partir de los resultados obtenidos, discute cuál es la medida más acertada para conseguir que la población se recupere. 3 Departamento de Ecología Universidad de Alcalá Caso A n(x) g(x) Semillas en planta Dispersión de semillas l(x) m(x) l(x)m(x) Caso B Depredación semillas n(x) l(x) Caso C Favorecer germinación semillas m(x) l(x)m(x) n(x) 1000 1000 1000 R0 R0 R0 l(x) Semillas dispersadas Semillas viables Plántulas Adultos Caso D n(x) l(x) Introducir zorros m(x) Caso E Aumento fructificación l(x)m(x) n(x) 1000 1000 R0 R0 4 l(x) m(x) l(x)m(x) m(x) l(x)m(x) Departamento de Ecología Universidad de Alcalá CASO 2: Control de especies exóticas Tibouchina herbacea es una especie sub-arbustiva nativa de Sudamérica que está colonizando las islas de Hawai y Maui. Para ilustrar este ejemplo, asumimos que esta especie es monocárpica, alcanza su estadío adulto al cuarto año de vida, produce y muere. Los gestores ignoran si podría llegar a convertirse en una plaga que desplace a las especies nativas de los bosques de estas islas, con las nefastas consecuencias ecológicas, sociales y económicas que han mostrado otras invasiones. Una primera aproximación para determinar la capacidad de propagación de esta especie es realizar un estudio demográfico, siguiendo una cohorte, desde la fase de semilla hasta la muerte de todas las plantas tras 4 años de vida. Para ello se realiza una siembra experimental en dos ambientes: uno abierto y otro de bosque, con el fin de determinar si alguno de ellos es más favorable para la expansión de la especie. n(x) l(x) Claro g(x) m(x) l(x)m(x) n(x) Semillas 1000 1000 Plántulas de 1 año 240 120 Plántulas de 2 años 98 70 Plántulas de 3 años 70 54 Adultos 25 Tasa básica de reproducción 400 16 l(x) Bosque g(x) m(x) l(x)m(x) 250 (Ro) Completa la tabla de vida que corresponde a cada ambiente con los parámetros de supervivencia, natalidad. Calcula la tasa neta de reproducción (Ro), utilizando el fichero “Cálculos alumnos”, hoja “Tibouchina”. A partir de esos datos contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué ambiente es más proclive para la propagación de la especie? 2. ¿Cuál es el cambio de estado donde se producen más pérdidas de individuos? 3. Calcula para cada ambiente el número de individuos que cabría esperar, partiendo de 1000 semillas, al cabo de 5 generaciones suponiendo que no hay limitaciones al crecimiento de la población. Utiliza para ello el modelo de crecimiento que consideres más conveniente 4. Según la información obtenida, ¿qué medidas se podrían tomar para evitar la propagación de esta especie? 5