Metapoblaciones Implicaciones y patrones

Objetivos 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Demografía: ¿qué es una metapoblación?, Papel de extinciones y colonizaciones, Modelo de metapoblación de Levins, Estructura de metapoblación, ¿Cómo afecta el tamaño y grado de aislamiento su persistencia?, Efecto rescate, Extinción correlacionada, Autonomía espacial.

Demografía


La variabilidad espacial y temporal afecta la demografía de las poblaciones,




Conocer dichos cambios permite comprender las fluctuaciones en poblaciones naturales y proponer aplicaciones a la conservación,




Las poblaciones existen en paisajes heterogéneos,




Los individuos experimentan condiciones diferentes, dependiendo de cuándo y dónde estén (¿”efecto Davivienda”?).

Demografía …


Algunos sitios (“fuentes”) son muy productivos y generan individuos en exceso,




Otros son menos productivos (“sumideros”), allí la mortalidad local supera la reproducción,




Poblaciones sumidero pueden ser mayores que las fuentes que las soportan.

Metapoblaciones








Definición: grupo de poblaciones que ocupan una serie de parches de hábitats, y están conectadas entre sí por corredores y/o desplazamiento de sus individuos, Ejemplo: poblaciones que existen en parches discretos por fragmentación de hábitat intacto en matriz de uso humano, Pulliam (1988) demostró que hasta un 10% puede ser ‘fuente’ y sostener el otro 90%.

Fragmentación


Pérdida y aislamiento de hábitats naturales: una de las grandes amenazas a la biodiversidad global y regional,




Perturbaciones naturales y otros procesos generan paisajes heterogéneos, ricos en especies nativas,




Usos antropogénicos crean frecuentemente islas de hábitat natural, inmersas en una matriz hostil,




Tal fragmentación reduce o previene la dispersión normal, crítica para la viabilidad de las poblaciones a largo plazo, También incrementa el efecto de borde y otras amenazas.




Reduce la biodiversidad 1.

2.

Fragmentos supérstites representan una fracción del hábitat original y muchas especies serán eliminadas por azar (‘exclusión inicial’); El paisaje modificado al que pertenece el fragmento puede ser inadecuado para muchas especies nativas, y previene movimientos normales y dispersión (= aislamiento);

Reduce … 1.

Fragmentos pequeños tendrán menos hábitat, sostendrán menos poblaciones de especies nativas que, a la vez, serán más susceptibles a la extinción y tendrán menos posibilidades de interceptar las vías de los individuos en dispersión (‘efecto de especies-área’);

Reduce … 1.

2.

Influencias climáticas, depredadores y competidores oportunistas en paisajes perturbados pueden penetrar en los fragmentos y reducir el área núcleo de hábitat adecuado (‘efecto de borde’); y Los regímenes de perturbación natural y otros procesos en paisajes fragmentados ocasionarán cambios en las comunidades biológicas.

Para contrarrestar la fragmentación 1.

No destruir fragmentos silvestres intactos u otras áreas naturales (en reducción),

2.

Minimizar efectos de construcción de carreteras, aclareos y, en general, barreras para la dispersión,

3.

Mantener o restaurar amplios corredores u otras formas de conectividad funcional entre áreas naturales pero, a la vez;

Contrarrestar … 1.

Minimizar corredores artificiales de dispersión, que facilitan la proliferación de especies exóticas, y

2.

Manejar activamente los fragmentos de hábitat para compensar los procesos naturales interrumpidos.

Tópico de interés para subdisciplinas








Teoría de biología de poblaciones: distribución en parches, Estocasticidad demográfica (el azar juega un rol en la determinación de cuándo mueren los individuos, cuánta descendencia dejan o si hallarán parejas adecuadas), competencia, depredación, Genética de poblaciones y biología evolutiva: espacialidad y flujo genético, Biología de la conservación: especies raras y aisladas debido a fragmentación, Ecología de paisajes.

Tres escalas (Hanski y Gilpin 1991):








Local: individuos interactúan unos con otros, pero permanecen dentro de una misma población local la mayor parte de sus vidas, Metapoblación: grupo de poblaciones locales conectadas por dispersión, y Rango geográfico de una especie: todas las poblaciones locales y metapoblaciones; normalmente los individuos no utilizan todo el rango geográfico de su especie.

Terminología básica

Fundamento conceptual

Dinámica (Levins 1970)

Modelo de Levins

Modelo de Levins …

Predicción del modelo

Modelos de estructura de una metapoblación

Modelos

Variaciones del de Levins (modelos ‘espacialmente explícitos’)

Uso de los modelos

Melitacea cinxia (Hanski et al. 1995) a.

Ocupación aumenta con tamaño del parche,

b.

Efecto de densidad: Entre menos aislados los parches, mayor la ocupación.




Si aislamiento del parche aumenta y área queda constante => p* decrece;




Si aumento en distancia es compensado con mayor área => p* permanece igual.

Metapoblaciones fluctúan en niveles de ocupación








Frecuentes extinciones de poblaciones locales, seguidas por recolonizaciones (turnover), Proporción de ocupación (p) y recambio (turnover): características más importantes de una metapoblación (varían en el tiempo), Factores de variación: 1.

2.

Estocasticidad demográfica, genética y ambiental (cambios en disponibilidad de alimento y calidad del hábitat; catástrofes ambientales), Fragmentación: acciones deterministas.

Fluctuaciones en ocupación …







Persistencia de metapoblaciones: tasa de colonización > extinción (e/m < 1), Éxito de la colonización: suficientes individuos deben desplazarse de un parche ocupado a otro desocupado, Para ello población colonizante debe persistir; Persistencia está relacionada con tamaño, poblaciones pequeñas sufren mayores riesgos de extinción.

Factores de historia de vida

Demografía local Tasa de colonización depende de:
Tamaño y aislamiento del parche,
Calidad y relación con paisaje,
Características demográficas, Tasas de migración: afectadas en siete especies de polillas (Nieminen 1996) por:   

morfología, temperatura y densidades locales.

Efecto rescate (Brown y Kodric-Brown, 1977)




En modelo de Levins los parches están ocupados o desocupados, En otros modelos la conexión afecta las dinámicas, Efecto rescate: migración entre parches previene declinación de poblaciones locales:  




Metapoblación de Euphydryas muestra altas fluctuaciones en densidad, Migración entre parches evita extinciones locales y mantiene altos niveles relativos de heterocigosidad,

Es parcialmente responsable de una característica principal de las metapolaciones: la proporción de parches ocupados es relativamente constante en el tiempo, aunque las poblaciones de parches individuales se extingan con cierta frecuencia.

Extinciones correlacionadas











Metapoblaciones se definen por su nivel intermedio de migración entre parches, Modelos explícitos: dinámica demográfica de una población puede afectar tasas de migración, Diferentes poblaciones pueden presentar dinámicas distintas (emigración e inmigración específicas) y Afectar la persistencia de la metapoblación.

Autonomía espacial