Poblaciones

En 1944 la Guardia Costera de EE. UU. liberó 29 renos en la isla San Mateo en el mar de Bering. Con abundantes líquenes para alimentarse y sin depredadores, alcanzaron aproximadamente 6000 hacia 1963. Comieron los líquenos más rápido de lo que podían regenerarse; en un invierno difícil casi todos murieron de hambre, y hacia 1966 solo quedaban 42. Esta unidad explica por qué crecen las poblaciones, qué las frena y qué significa eso para las ocho mil millones de personas en la Tierra.

Cada especie tiene un nicho: el conjunto de condiciones y recursos que puede utilizar y su función en el ecosistema.

Una especie generalista tiene un nicho amplio: puede vivir en muchos hábitats y consumir muchos alimentos. Algunos ejemplos son los mapaches, las ratas, las cucarachas y los cuervos. Una especie especialista tiene un nicho estrecho: necesita un alimento o hábitat particular. Algunos ejemplos son el panda gigante (bambú), el koala (hojas de eucalipto) y muchas ranas tropicales.

• En un hábitat estable, los especialistas tienen ventaja: utilizan su recurso muy eficientemente y enfrentan menos competencia por él.
• En un hábitat cambiante, los generalistas tienen ventaja: si falta un alimento o hábitat, pueden cambiar a otro.

Por ello, las especies especialistas son más vulnerables a la pérdida y fragmentación del hábitat, el cambio climático y las especies invasoras. Las generalistas suelen convertirse ellas mismas en plagas o especies invasoras.

Las especies tienen distintas estrategias reproductivas:

Potencial biótico es la tasa máxima a la que una población puede crecer en condiciones ideales. Las especies seleccionadas por r tienen un alto potencial biótico, por lo que colonizan rápidamente nuevas o áreas perturbadas. La mayoría de las especies invasoras son seleccionadas por r.

Las especies seleccionadas por K se ven más afectadas por la perturbación y las especies invasoras. Debido a su lenta reproducción, una población que disminuye (por caza, pérdida de hábitat o enfermedad) tarda mucho tiempo en recuperarse. Por eso muchas especies en peligro de extinción son seleccionadas por K.

Muchas especies no son puramente de un tipo. Las tortugas marinas son grandes y de larga vida (K), pero ponen cientos de huevos sin cuidado parental (r).

Una curva de supervivencia muestra cuántos miembros de una cohorte (un grupo nacido al mismo tiempo) siguen vivos a cada edad. El número de sobrevivientes se representa en una escala logarítmica, por lo que una tasa de mortalidad constante produce una línea recta.

• Tipo I: la mayoría de los individuos sobreviven hasta la vejez, luego muchos mueren. La curva es plana y luego desciende bruscamente. Ejemplos: humanos, elefantes, ballenas (seleccionadas por K).
• Tipo II: los individuos mueren a una tasa aproximadamente constante a todas las edades, por lo que la curva es una línea recta. Ejemplos: muchas aves, ardillas, algunos lagartos.
• Tipo III: la mayoría de los individuos mueren muy jóvenes; los pocos que sobreviven viven mucho tiempo. La curva desciende bruscamente al principio y luego se aplana. Ejemplos: peces, insectos, ostras, plantas (seleccionadas por r).

Las especies seleccionadas por K suelen seguir curvas Tipo I o Tipo II; las seleccionadas por r suelen seguir Tipo III. Para leer una curva, observe cuándo ocurre el descenso pronunciado: temprano (Tipo III), tarde (Tipo I) o estable (Tipo II).

La capacidad de carga ($K$) es la población más grande que un entorno puede sostener durante mucho tiempo con sus recursos disponibles de alimento, agua, espacio y otros recursos.

Una población puede sobrepasar su capacidad de carga por un corto tiempo, por ejemplo cuando los recursos eran abundantes o porque los animales continúan reproduciéndose antes de que se sienta la escasez. Los individuos adicionales utilizan los recursos más rápido de lo que se reponen, lo que daña la base de recursos (agotamiento de recursos). El resultado es un repliegue: una caída brusca, a menudo catastrófica, en la población debido al hambre, enfermedades o conflictos. Después del repliegue, la capacidad de carga puede ser menor que antes, porque el hábitat fue dañado. Las renos de San Mateo son un caso clásico.

Las poblaciones cercanas a $K$ tienden a fluctuar alrededor de ella. Las poblaciones de depredadores y presas a menudo suben y bajan en ciclos: más presas sostienen a más depredadores, que luego comen más presas, por lo que los números de presas disminuyen, seguidos de una disminución en los números de depredadores.

El crecimiento de la población está limitado por el entorno, especialmente por los recursos disponibles y el espacio. La base total de recursos es finita a cualquier escala, desde un estanque hasta el planeta.

• Cuando los recursos son abundantes, una población crece cada vez más rápido: crecimiento exponencial, que produce una curva en forma de J.
• A medida que la población aumenta, los recursos por individuo disminuyen. La competencia aumenta, el crecimiento se desacelera y la población se estabiliza en $K$: crecimiento logístico, que produce una curva en forma de S.
• Cuando la base de recursos disminuye, los recursos se distribuyen de manera más desigual. El resultado es más muertes, menos nacimientos (menor fecundidad) o ambos, por lo que la población declina.

Factores limitantes son los recursos o condiciones que impiden que una población siga creciendo. Son de dos tipos:

Ejemplo resuelto (área necesaria). Un macho de zorzal de los bosques necesita al menos $800\ \text{m}^2$ de bosque para reproducirse. Una meta de planificación es mantener 275 territorios. El bosque necesario es $275 \times 800 = 220{,}000\ \text{m}^2$. Si un plan de vivienda tiene 1000 lotes de $1100\ \text{m}^2$ cada uno, la fracción de cada lote que debe permanecer como bosque es $\frac{220{,}000}{1000 \times 1100} \times 100 = 20\%$.

Un diagrama de estructura etaria (pirámide poblacional) muestra la proporción de una población en cada grupo de edad, con los hombres en un lado y las mujeres en el otro. Su forma predice cómo cambiará la población:

• Crecimiento rápido: base ancha y parte superior estrecha (una pirámide). Muchos niños pronto serán padres, por lo que el crecimiento continúa. Típico de países menos desarrollados como Níger.
• Estable (crecimiento lento): barras de ancho similar hasta la vejez (una columna). Típico de Estados Unidos o Francia.
• En declive: la base es más estrecha que el medio. Menos personas jóvenes que de mediana edad, por lo que la población disminuirá. Típico de Japón, Italia y Alemania.

Una población con base ancha sigue creciendo durante décadas incluso si cada mujer tiene menos hijos, porque tantas personas jóvenes están entrando en su edad reproductiva. Esto se llama impulso demográfico.

La tasa global de fecundidad es el número promedio de hijos que tendría una mujer si las tasas de natalidad actuales para cada edad se mantuvieran constantes durante toda su vida reproductiva. La fecundidad de reemplazo es la tasa global de fecundidad con la que cada generación se reemplaza exactamente a sí misma: aproximadamente 2.1 en los países desarrollados. Es superior a 2 porque algunos niños mueren antes de llegar a la edad adulta; en los países con alta mortalidad infantil se aproxima más a 2.5 o más.

• TFR por encima del nivel de reemplazo: la población crece.
• TFR en el nivel de reemplazo: la población se estabiliza (después de un retraso, debido al impulso demográfico).
• TFR por debajo del nivel de reemplazo: la población eventualmente declinará, a menos que haya inmigración.

Factores que disminuyen la TFR:

• que las mujeres tengan su primer hijo a una edad más avanzada;
• mayor educación y oportunidades laborales para niñas y mujeres;
• acceso a planificación familiar y anticoncepción;
• políticas gubernamentales, como la política del hijo único de China (1980–2015) o beneficios fiscales para familias pequeñas;
• menor mortalidad infantil (los padres ya no necesitan muchos nacimientos para asegurar que algunos hijos sobrevivan).

Mortalidad infantil es el número de bebés por cada 1000 nacidos vivos que mueren antes de cumplir un año. Disminuye cuando las madres tienen acceso a buena atención médica y nutrición, agua limpia y vacunas.

Una población humana cambia mediante nacimientos, defunciones y migración:

Las tasas de natalidad y mortalidad se expresan generalmente por cada 1000 personas. La diferencia entre ambas, sin considerar la migración, es la tasa de aumento natural. Para convertir una tasa por cada 1000 en un porcentaje, divídala entre 10.

La tasa de natalidad, la mortalidad infantil, la tasa general de mortalidad, el acceso a la planificación familiar, una buena nutrición y educación, y casarse más tarde afectan si una población crece o disminuye.

Teoría malthusiana: en 1798 Thomas Malthus argumentó que la población crece exponencialmente mientras que la oferta alimentaria solo aumenta de forma constante; por lo tanto, la población superaría los recursos alimentarios y sería frenada por hambrunas y enfermedades. La tecnología (la Revolución Verde) ha aumentado la capacidad de carga de la Tierra para los humanos, pero la tierra finita, el agua y la energía siguen limitándola.

La regla del 70 estima el doble de tiempo de cualquier cosa que crece a una tasa porcentual constante:

Ejemplo resuelto. Un país tiene una tasa de natalidad de 30 por cada 1000 y una tasa de mortalidad de 10 por cada 1000, sin migración. La tasa de crecimiento es de $\frac{30 - 10}{10} = 2.0\%$ por año. El doble de tiempo es de $\frac{70}{2.0} = 35$ años.

Ejemplo resuelto (estilo FRQ). Una ciudad creció al 1.88% en 2019. Doble de tiempo de $= \frac{70}{1.88} \approx 37$ años, por lo que a una tasa constante la población se duplicaría alrededor de $2019 + 37 = 2056$.

Ejemplo resuelto (uso de recursos). Una ciudad de 26,250 habitantes usa 90 galones de agua por persona por día. El uso diario es de $26{,}250 \times 90 = 2{,}362{,}500$ galones; el uso anual es de $2{,}362{,}500 \times 365 \approx 8.6 \times 10^{8}$ galones.

El rápido aumento incrementa la demanda de agua, alimentos, energía y tierra, y así amplía la huella ecológica total. El desarrollo, la urbanización y el desarrollo económico suelen reducir las tasas de natalidad con el tiempo.

La transición demográfica es el cambio de altas tasas de natalidad y mortalidad a bajas tasas de natalidad y mortalidad a medida que un país se desarrolla de una economía preindustrial a una industrial.

El crecimiento es más rápido en la etapa 2 y al inicio de la etapa 3, donde la brecha entre una tasa de natalidad aún alta y una tasa de mortalidad ya baja es más amplia. Ese retraso explica por qué la población de un país sigue aumentando mucho después de que su tasa de mortalidad disminuye.

Los países menos desarrollados tienden a tener mayor mortalidad infantil, poblaciones más jóvenes y más niños en la fuerza laboral. Allí, los niños ayudan en las granjas y apoyan a sus padres en la vejez, lo que mantiene altas las tasas de natalidad. Los países desarrollados tienden a estar en la etapa 4.

Responda cada pregunta antes de leer las respuestas siguientes.

1. La población de un país crece a un ritmo de $2\%$ anual. Usa la regla de $70$ para estimar su tiempo de duplicación.
2. Un país tiene una tasa bruta de natalidad de $20$ por cada $1000$ y una tasa bruta de mortalidad de $8$ por cada $1000$, y no registra migración. Calcula la tasa de crecimiento como porcentaje y el tiempo de duplicación.
3. Un diagrama de estructura por edades tiene una base muy ancha que se estrecha rápidamente. ¿Qué predice sobre el crecimiento futuro?
4. Explica por qué la población crece más rápido en la etapa 2 de la transición demográfica.
5. Relaciona cada curva de supervivencia con un ejemplo y una estrategia: tipo I, tipo III.
6. Indica tres factores que reducen la tasa global de fecundidad de un país.

1. $70 \div 2 = 35$ años.
2. $(20 - 8) \div 10 = 1.2\%$; tiempo de duplicación: $70 \div 1.2 \approx 58$ años.
3. Crecimiento rápido: muchos jóvenes alcanzarán pronto la edad reproductiva (inercia demográfica).
4. Las tasas de mortalidad disminuyen (por la mejora de la alimentación, el saneamiento y la medicina), mientras que las tasas de natalidad siguen siendo altas, por lo que la diferencia entre ambas es máxima.
5. Tipo I: seres humanos o elefantes, con selección K (la mayoría sobrevive hasta la vejez). Tipo III: ostras, con selección r (la mayoría muere joven).
6. Cualesquiera tres: educación y empleo para las mujeres; acceso a la planificación familiar; urbanización; menor mortalidad infantil; sistemas de pensiones; mayor costo de criar hijos.

• Use la regla del 70: doble de tiempo ≈ 70 ÷ tasa de crecimiento (%). Convierta una tasa por cada 1000 en un porcentaje dividiendo entre 10.
• Los generalistas triunfan en hábitats cambiantes; los especialistas triunfan en hábitats estables y son más vulnerables a la pérdida de hábitat.
• Contraste las especies r-seleccionadas (muchas crías, poco cuidado, Tipo III) con las K-seleccionadas (pocas crías, mucho cuidado, Tipo I o II). La mayoría de las especies invasoras son r-seleccionadas.
• El sobrepaso lleva al agotamiento de recursos y al repliegue; la capacidad de carga puede ser entonces menor.
• Lea los diagramas de estructura por edad desde la base: base ancha, crecimiento rápido; barras uniformes, estabilidad; base estrecha, declive.
• La fertilidad de reemplazo es aproximadamente 2.1; proporcione razones específicas por las que el TFR disminuye (educación de la mujer, planificación familiar, menor mortalidad infantil).
• Clasifique los factores limitantes: dependientes de la densidad (enfermedad, alimento, competencia) o independientes de la densidad (tormentas, incendios, sequías).
• En la transición demográfica, la tasa de mortalidad cae antes que la natalidad, lo que provoca un crecimiento rápido en la etapa 2.
• Una tasa de crecimiento decreciente aún significa crecimiento: la población solo se contrae cuando las muertes y la emigración superan a los nacimientos y la inmigración.