1. Ecología de Poblaciones
Los factores abióticos y bióticos determinan las estrechas interrelaciones implicadas en el flujo de la energía y el ciclo de los nutrientes. Asimismo, regulan la estructura y la dinámica de las poblaciones de las diferentes especies que conforman la comunidad de organismos de un ecosistema.
Una población es un grupo de organismos de la misma especie con capacidad de reproducción entre sí y que ocupa un área determinada.
Toda población presenta unas características exclusivas, como las tasas de natalidad y mortalidad, el potencial biótico, su forma de crecimiento u organización en el espacio, su densidad, etc. La ecología de poblaciones estudia los factores que las regulan, así como su dinámica y su evolución a lo largo del tiempo.
1.1. El Crecimiento de las Poblaciones
Existen dos fuerzas opuestas que actúan sobre el crecimiento de las poblaciones:
- El potencial biótico (r) o capacidad de reproducirse a un cierto ritmo, que es una característica inherente a cada población.
- La resistencia ambiental, constituida por todos los factores del ambiente físico y biológico en el que se encuentra la población y que frenan su crecimiento.
Existe una curva en forma de S, llamada sigmoidea o logística y curva de la tasa de crecimiento. Al número máximo de individuos de una población que puede soportar el medio se le llama capacidad de carga del medio. Una vez alcanzada esta fase de equilibrio, la población ya no aumenta de tamaño, pues, aunque nacen nuevos individuos, existe una compensación entre natalidad y mortalidad, y, como resultado, el número de individuos no varía o bien fluctúa ligeramente en torno a la capacidad de carga del medio.
Curvas de Crecimiento de la Levadura en Diferentes Medios de Cultivo
La mayoría de las especies de animales y plantas siguen una curva de crecimiento sigmoideo o logístico. Existe además otro modelo de crecimiento representado por una curva exponencial y caracterizado por un rápido crecimiento exponencial hasta los límites del ambiente, para después, en lugar de alcanzarse la fase de equilibrio, caer el número de individuos precipitadamente a valores cercanos al cero por una elevada mortalidad en la población, consecuencia, generalmente, del agotamiento de nutrientes del medio. Este tipo de crecimiento lo presentan, por ejemplo, las herbáceas anuales, los insectos que dependen de los cultivos anuales o las algas de crecimiento estacional muy rápido.
Ley del Crecimiento de las Poblaciones
En 1838, el matemático francés P. F. Verhulst formuló una ecuación que se ajusta muy bien al crecimiento de una población en un ambiente limitado. Mantiene que la velocidad de crecimiento de la población en un momento determinado, o tasa instantánea de crecimiento (dN/dt), depende tanto de la capacidad de reproducción o potencial biótico de cada individuo (r), como del número de individuos de la población (N) presentes en ese momento:
dN/dt = rN
Esta ecuación representa un modelo de crecimiento exponencial (curva en forma de J). De ella se deduce que la población crecerá si se cumplen tres condiciones:
- Que r se mantenga constante.
- Que N siga aumentando.
- Que los recursos del ambiente sean ilimitados, como ocurre, por ejemplo, en el caso del crecimiento de la levadura cuando se renueva cada tres horas su medio de cultivo.
Sin embargo, en la naturaleza el ambiente siempre es limitado. Como ya vimos, toda población tiene un número máximo de individuos (K) que pueden ser sostenidos por el medio. La diferencia entre la población máxima teórica y la que existe realmente (N) se representa con el término K — N. A medida que la población real se acerca a la población máxima teórica, la resistencia ambiental se incrementa, ya que los recursos del medio comienzan a escasear (nutrientes, espacio, etc.). Puesto que la resistencia ambiental se opone al crecimiento potencial de la población (rN), el producto de ambos indicará la variación de la población en un instante determinado (dN/dt):
dN/dt = rN (K — N) / K
Si en esta ecuación N es muy pequeño, el término (K — N)/K se aproxima a 1, y entonces el potencial biótico, r, determina el aumento de la población. Sin embargo, conforme N va haciéndose más grande y se acerca a K, la expresión (K — N)/K tiende a cero y, por tanto, la población no varía, es decir, se mantiene estable en torno al valor máximo K. Esta última ecuación diferencial, cuya representación gráfica es una curva sigmoidea, se ajusta muy bien al crecimiento de las poblaciones de la levadura y de numerosas especies de protozoos, crustáceos, insectos, vertebrados y plantas superiores.