MSPC-1-M4-R1

Conservación a nivel de especies y poblaciones (Parte 1)

Biología de la conservación

Maestría en Sostenibilidad y Planificación de la Conservación

Objetivos

• Revisar diferentes formas de usar a las especies silvestres con fines de establecer programas de manejo y conservación de la biodiversidad
• Repasar modelos de crecimiento poblacional que son la base para el manejo de la biodiversidad.

Especies Bandera

Especies carismáticas usadas para crear una respuesta positiva en el público - Incluye levantamiento de fondos

Oso pandaAiluropoda melanoleuca

Leoncillo dorado Leontopithecus rosalia

Especies Paraguas

Especies que requieren grandes áreas de hábitat, y por lo tanto, si suficiente hábitat es protegido para la conservación de estas especies, otras especies van a ser conservadas por “default”. Problemas de orientar estrategias de conservación en especies paraguas:

• Requerimientos de especies con necesidades particulares de hábitat pueden no lograrse.
• Especies paraguas generalmente son grandes. Especies con baja capacidad de dispersión podrían no poder moverse a lo largo del paisaje como una especie paraguas.

Especies Clave “Keystone”

Especies cuyo impacto en el ecosistema desproporcionadamente grande en relación a su abundacia (Power et al. 1996. BioScience 46: 609–620.)

Acercamiento de conservación con especies focales

Encontrar necesidades de manejo de un grupo de especies focales y monitorear estas especies Cada especie está limitada por un diferente grupo de atributos del paisaje o procesos, que en su conjunto, representan el rango de requerimientos de especies en el paisaje.

Cuatro tipo de especies focales

Especies limitadas por procesos

• Fuego, depredación por especies introducidas, plantas invasivas, pastoreo, etc.
• Examinar las necesidades de estas especies ayuda a definir procesos clave de manejo

Epecies limitadas por área

• Definen el área mínima para el manejo

Epecies limitadas por dispersión

Definen localización de corredores, distancia mínima entre parches, etc. (conectividad)

Epecies limitadas por recursos

Define requerimientos de composición

Fuente: Lambeck, R. 1997. Focal species: a multi-species umbrella for nature conservation. Conservation Biology 11: 849–856.

Cavidades de árboles

Saladeros

Especies Indicadoras

Un organismo cuyas características (e.g., presencia o ausencia, densidad de población, dispersión, éxito reproductivo, etc.) son usadas como un índice para evaluar atributos de otras especies o ecosistemas cuya medición es muy compleja costosa.

Usos de especies indicadoras para indicar:

1) Contaminantes ambientales 2) Tendencias poblacionales de otras especies: “acercamiento de gremio” 3) Calidad de hábitat

Fuente: Landres, P. B., J. Verner, and J. W. Thomas. 1988. Ecological uses of vertebrate indicator species: a critique. Conservation Biology 2(4):316-328.

Water quality

Air quality

Limitaciones de especies indicadoras

Contaminantes ambientales - Funcionan bienTendencias poblacionales -Factores limitantes para diferentes especies -”Indicadoras de gremio ” – solo una dimensión de recurso Calidad de hábitat (usado frecuentemente)Densidad: - No es un buen indicador de calidad de hábitat (e.g., trampas ecológicas) - Difícil de medir - Costosa

Indicadores jerárquicos para el monitoreo

Enfoque en niveles de organización de la biodiversidad:

• Genético
• Poblacional,
• comunidad/ecosistema
• Paisaje

Crecimiento poblacional

Procesos por los cuales individuos son agregados a la población

1. Nacimientos (B)
2. Inmigraciòn (I)

Procesos por los cuales individuos son removidos de la población

1. Muertes (D)
2. Emigración (E)

Modelos de crecimiento poblacional

• Representaciones simplificadas [matemáticas] del crecimiento poblacional
• Tratan de imitar la dinámica de las poblaciones - predicciones

Crecimiento exponencial continuo (ex)

Crecimiento exponencial discreto (2n)

Supuestos de modelo exponencial

1. No hay migración (población cerrada).
2. No existe limitación de recursos; ambiente homogéneo.
3. Nacimientos y muertes son constantes = tasa de crecimiento poblacional es constante; no hay efectos densidad-dependientes o estocasticidad.
4. No hay estructura debido a edades, tamaño o estadios.
5. Reproducción ocurre en intervalos discretos de tiempo y generaciones que se sobreponen (modelo discreto); modelo de crecimiento continuo no supone dichos intervalos.

Modelo Continuo:

Modelo Discreto:

r = tasa de crecimiento poblacional instantánea o intrínseca: individuos/(individuos por intervalo de tiempo)

λ = tasa de crecimiento poblacional finita (o discreta) por unidad de tiempo: carece de unidades

Estocasticidad

La naturaleza es impredecible

• Estocasticidad ambiental
• Estocasticidad demográfica
• Estocasticidad genética
• Catástrofes

Estocasticidad ambiental

• Variación impredecible en características demográficas, y consecuentemente tasa de crecimiento poblacional, a causa de variación en el ambiente
• Precipitación, temperatura, alimento, enfermedades, depredación
• A mayor E.A., > variación, > incertidumbre en dinámica poblacional, > probabilidad de extinción
• Extinción es probable cuando:
• Puede afectar a poblaciones grandes

Estocasticidad demográfica

• Variación en tasa de crecimiento poblacional a causa de diferencias al azar en la sobrevivencia y reproducción entre individuos
• Ocurre aún cuando las tasas demográficas son constantes
• Las poblaciones pequeñas son las más afectadas (en poblaciones grandes este efecto es insignificante)

Estocasticidad genética

• Afecta a poblaciones pequeñas por dos principales mecanismos:- Deriva génica- Endogamia

• Pérdida de diversidad genética: Reducción del fitness de los individuos

Catástrofes

Modelo exponencial con estocasticidad

Crecimiento poblacional denso-dependiente

De forma general:

John M. Fryxell, Anna Mosser, Anthony R. E. Sinclair & Craig Packer, Nature 449, 1041-1043(25 October 2007)

Denso-dependencia

Modelo Logístico: crecimiento poblacional denso-dependiente

Exponencial vs logístico

dN/dt es máximo cuando N = K/2 (punto de inflexión)

dN/dt es una función linear de N

Modelo logístico (continuo) con retrasos de tiempo

Modelo logístico discreto

Modelo logístico estocástico

Tratamos a r y K como variables que fluctúan al azar

Efecto Allee

Relación positiva entre densidad poblacional y tasa per-cápita de crecimiento poblacional

Tablas de vida

Resumen de sobrevivencia y fecundidad de una especie por edades.

• Estimación de r, G (tiempo generacional), Ro (tasa reproductiva neta), distribución estable de edades, etc.
• Proyecciones de poblaciones (por edad)

• Estudios de historias de vida
• Tamaños efectivos de población
• Estimación de parámetros para modelos poblacionales con matrices

Usos de tablas de vida

• Estimación de r, G, Ro, distribución estable de edades, etc.
• Proyecciones de poblaciones (por edad)
• Estudios de historias de vida
• Tamaños efectivos de población
• Estimación de parámetros para modelos poblacionales con matrices

Curvas de sobrevivencia

Fecundidad

• Semélparo (pantas: monocárpico): reproduce una sola vez en su vida
• Iteróparo (plantas: policárpico): reproduce varias veces en su vida

Estructura y distribución de edad

• Distribución de edad estable (SAD)
• La proporción de individuos dentro de una clase dada se mantiene; población puede crecer.
• Distribución de edad estacionaria
• La proporción de individuos dentro de una clase dada se mantiene; la población no crece (r = 0).

Variables de una tabla de vida

Las variables de una tabla de vida están interrelacionadas:

Tabla de vida del gorrión melódico (Melospiza melodia)

Tabla de fecundidad

• Resumen (edad-específico) de reproducción
• Tasa de Fecundidad (mx o bx): número promedio de hijas que nacen de una hembra de edad x por unidad de tiempo
• Por qué solo hijAs? Qué pasa con los hijOs?

Supuestos

• Población cerrada (no hay migración)
• No hay limitación de recursos
• Ambiente homogéneo
• Tasas de sobrevivencia y fecundidad son constantes (no estocasticidad o efectos denso-dependientes)
• Individuos son iguales en cuanto a tasas de natalidad y mortalidad por edad.

Tasa reproductiva neta (R0)

• Número promedio (esperado) de hijas producidas por una hembra en su periodo de vida
• R0 = suma lxmx (sumatoria de sobrevivencia * fecundidad)
• Unidad: # de hijas por hembra, por generación
• Una medida de tasa de crecimiento poblacional por generación

R0 = 0.96 hijas por hembra por generación

Tiempo generacional (G)

Edad promedio de las madres de una nueva cohorte

Tasa percapita de crecimiento poblacional (r)

• r (aproximado)

• r (exacto) -> Usar ecuación Lotka-Euler (se resuelve con iteraciones):

• Ecuación para crecimiento continuo:

• Ecuación para crecimiento discreto: