En 1944, veintinueve renos fueron liberados en una pequeña isla. No había depredadores, y el suelo estaba cubierto de musgo. En veinte años había…
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3.1
Especies Generalistas y Especialistas
Syllabus
Comprensión perdurable (ERT-3): Las poblaciones cambian con el tiempo en respuesta a una variedad de factores.
Objetivo de aprendizaje ERT-3.A: Identificar las diferencias entre especies generalistas y especialistas.
ERT-3.A.1 Las especies especialistas tienden a verse favorecidas en hábitats que permanecen constantes, mientras que las especies generalistas tienden a verse favorecidas en hábitats que están cambiando.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Un generalista 广适性物种 puede vivir en muchos hábitats y alimentarse de muchos tipos de alimentos (racoón, cucaracha) – es flexible, por lo que se adapta bien a los cambios. Un especialista 狭适性物种 necesita condiciones o alimentos específicos (panda, koala) – es eficiente en un hábitat estable pero muy vulnerable si ese hábitat cambia.
Comprensión Duradera (ERT-3): Las poblaciones cambian con el tiempo en respuesta a una variedad de factores.
Objetivo de Aprendizaje ERT-3.B: Identificar las diferencias entre las especies K-seleccionadas y r-seleccionadas.
ERT-3.B.1 Las especies K-seleccionadas tienden a ser grandes, tener pocos descendientes por evento reproductivo, vivir en ambientes estables, invertir mucha energía en cada descendiente, madurar después de muchos años de juventud prolongada y cuidado parental, tener larga esperanza de vida, y reproducirse más de una vez durante su vida. La competencia por recursos en los hábitats de las especies K-seleccionadas suele ser relativamente alta.
ERT-3.B.2 Las especies r-seleccionadas tienden a ser pequeñas, tener muchos descendientes, invertir mínima energía en cada descendiente, madurar tempranamente, tener corta esperanza de vida, y pueden reproducirse solo una vez durante su vida. La competencia por recursos en los hábitats de las especies r-seleccionadas es típicamente relativamente baja.
ERT-3.B.3 El potencial biótico se refiere a la tasa máxima de reproducción de una población en condiciones ideales.
ERT-3.B.4 Muchas especies tienen estrategias reproductivas que no son exclusivamente r-seleccionadas o K-seleccionadas, o que cambian según las condiciones en diferentes momentos.
ERT-3.B.5 Las especies K-seleccionadas suelen verse más afectadas negativamente por especies invasoras que las especies r-seleccionadas, las cuales se ven mínimamente afectadas por estas últimas. La mayoría de las especies invasoras son especies r-seleccionadas.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Dos estrategias reproductivas:
$r$-selected especies producen muchas crías con poco cuidado, maduran rápido y tienen vidas cortas (insectos, malezas). Colonizan rápidamente y experimentan ciclos de boom y busto.
$K$-selected especies producen pocas crías con mucho cuidado, maduran lentamente y viven largo (elefantes, humanos). Se desarrollan bien cerca de la capacidad de carga en entornos estables, pero se recuperan lentamente de las pérdidas.
Un elefante con su única cría: una especie seleccionada K tiene pocas crías pero invierte fuertemente en cada una, por lo que se recupera lentamente si disminuyen sus númerosUn conejo joven: las especies seleccionadas r producen muchas crías rápidamente con poca inversión parental
3.3
Curvas de Supervivencia
Syllabus
Comprensión Duradera (ERT-3): Las poblaciones cambian con el tiempo en respuesta a una variedad de factores.
Objetivo de Aprendizaje ERT-3.C: Explicar las curvas de supervivencia.
ERT-3.C.1 Una curva de supervivencia es una línea que muestra las tasas de supervivencia relativas de un cohort—un grupo de individuos de la misma edad—en una población, desde el nacimiento hasta la edad máxima alcanzada por cualquier miembro del cohort. Existen curvas Tipo I, Tipo II y Tipo III.
ERT-3.C.2 Las curvas de supervivencia difieren entre especies seleccionadas K y r; las especies seleccionadas K suelen seguir una curva Tipo I o Tipo II, mientras que las especies seleccionadas r siguen una curva Tipo III.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Una curva de supervivencia 存活曲线 representa cuántos individuos sobreviven a cada edad (en escala logarítmica). Tipo I (humanos): la mayoría sobrevive hasta la vejez y luego muere – una curva convexa. Tipo II (muchas aves): una tasa de mortalidad constante a todas las edades – una línea recta. Tipo III ($r$-selected: peces, insectos): la mayoría muere joven, pocos sobreviven – una curva cóncava.
Curvas de supervivencia Tipo I, II y III en escala logarítmica
Comprensión Duradera (ERT-3): Las poblaciones cambian con el tiempo en respuesta a una variedad de factores.
Objetivo de Aprendizaje ERT-3.D: Describir la capacidad de carga.
ERT-3.D.1 Cuando una población excede su capacidad de carga (la capacidad de carga puede denotarse como K), se produce un sobrepaso. El sobrepaso poblacional tiene impactos ambientales, incluido el agotamiento de recursos.
Objetivo de Aprendizaje ERT-3.E: Describir el impacto de la capacidad de carga en los ecosistemas.
ERT-3.E.1 Un efecto ecológico principal del sobrepaso poblacional es el retroceso de la población (a menudo severo o catastrófico), debido a que la falta de recursos disponibles conduce al hambre, las enfermedades y/o conflictos.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Ciclos de poblaciones de depredadores y presasCrecimiento exponencial vs. logístico
La capacidad de carga 环境容纳量 ($K$) es la población máxima que un entorno puede sostener a largo plazo. Una población puede sobrepasarla$K$ cuando los recursos son temporalmente abundantes, para luego colapsar (dieback) al agotarse estos. Las poblaciones tienden a fluctuar alrededor de $K$.
El crecimiento de la población se estabiliza en la capacidad de carga del entornoUn rebaño de ciervos: cuando una población se acerca a la capacidad de carga, los recursos limitan el crecimiento posterior
Explorar
Crecimiento hasta la capacidad de carga
Una población crece hacia la capacidad de carga$K$ que sus recursos pueden soportar, y luego se estabiliza. Aumenta la tasa de crecimiento y observa cómo supera ese límite antes de asentarse.
Crecimiento Poblacional y Disponibilidad de Recursos
Syllabus
Comprensión duradera (ERT-3): Las poblaciones cambian con el tiempo en respuesta a una variedad de factores.
Objetivo de aprendizaje ERT-3.F: Explicar cómo la disponibilidad de recursos afecta el crecimiento poblacional.
ERT-3.F.1 El crecimiento poblacional está limitado por factores ambientales, especialmente por los recursos disponibles y el espacio.
ERT-3.F.2 La disponibilidad de recursos y la base total de recursos son limitadas y finitas a todas las escalas temporales.
ERT-3.F.3 Cuando los recursos necesarios para el crecimiento de una población son abundantes, el crecimiento poblacional generalmente se acelera.
ERT-3.F.4 Cuando la base de recursos de una población disminuye, el mayor potencial de distribución desigual de recursos dará lugar finalmente a un aumento de la mortalidad, una disminución de la fecundidad o ambas, lo que provocará que el crecimiento poblacional descienda hasta alcanzar, o quedar por debajo, de la capacidad de carga.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Con recursos abundantes, una población crece exponencialmente 指数增长 ($J$-curve). A medida que los recursos se vuelven limitados, el crecimiento se ralentiza hacia el crecimiento logístico 逻辑斯蒂增长 ($S$-curve), nivelándose en $K$. Los factores limitantes 限制因素 (alimento, agua, espacio, enfermedad) establecen el techo.
3.6
Diagramas de Estructura Etaria
Syllabus
Comprensión Duradera (EIN-1): Las poblaciones humanas cambian en respuesta a una variedad de factores, incluyendo factores sociales y culturales.
Objetivo de Aprendizaje EIN-1.A: Explicar los diagramas de estructura etaria.
EIN-1.A.1 Las tasas de crecimiento poblacional pueden interpretarse a partir de los diagramas de estructura etaria mediante la forma de la estructura.
EIN-1.A.2 Una población que crece rápidamente tendrá, por lo general, una proporción mayor de personas jóvenes en comparación con poblaciones estables o en declive.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
Un diagrama de estructura etaria 年龄结构图 muestra la proporción de una población en cada grupo de edad. Una base ancha (muchos jóvenes) predice crecimiento rápido; barras uniformes predicen una población estable; una base estrecha predice un declive. Pronostican la futura población de un país.
Pirámides de población de un país en desarrollo y uno desarrollado
3.7
Tasa Total de Fertilidad
Syllabus
Comprensión Duradera (EIN-1): Las poblaciones humanas cambian en respuesta a una variedad de factores, incluidos los sociales y culturales.
Objetivo de Aprendizaje EIN-1.B: Explicar los factores que afectan la tasa de fertilidad total en las poblaciones humanas.
EIN-1.B.1 La tasa de fertilidad total (TFT) se ve afectada por la edad a la que las mujeres tienen su primer hijo, las oportunidades educativas para las mujeres, el acceso a la planificación familiar y las leyes y políticas gubernamentales.
EIN-1.B.2 Si la tasa de fertilidad está en niveles de reemplazo, se considera que la población es relativamente estable.
EIN-1.B.3 Los factores asociados con las tasas de mortalidad infantil incluyen si las madres tienen acceso a buena atención médica y nutrición. Los cambios en estos factores pueden conducir a cambios en las tasas de mortalidad infantil a lo largo del tiempo.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
La tasa total de fertilidad 总生育率 (TFR) es el número promedio de hijos por mujer. Un nivel de reemplazo de aproximadamente 2.1 mantiene una población estable; por encima de ella crece, por debajo decrece. La TFR disminuye con la educación, el acceso a la planificación familiar y la menor mortalidad infantil.
3.8
Dinámica Poblacional Humana
Syllabus
Comprensión Duradera (EIN-1): Las poblaciones humanas cambian en respuesta a una variedad de factores, incluidos los sociales y culturales.
Objetivo de Aprendizaje EIN-1.C.1: Explicar cómo las poblaciones humanas experimentan crecimiento y declive.
EIN-1.C.1 Las tasas de natalidad, las tasas de mortalidad infantil y las tasas de mortalidad generales, el acceso a la planificación familiar, el acceso a una buena nutrición, el acceso a la educación y la postergación del matrimonio afectan si una población humana está creciendo o declinando.
EIN-1.C.2 Los factores que limitan la población humana global incluyen la capacidad de carga de la Tierra y los factores básicos que limitan el crecimiento de la población humana según lo establecido por la teoría malthusiana.
EIN-1.C.3 El crecimiento de la población puede verse afectado tanto por factores independientes de la densidad, como tormentas mayores, incendios, olas de calor o sequías, como por factores dependientes de la densidad, como el acceso al agua potable y al aire limpio, la disponibilidad de alimentos, la transmisión de enfermedades o el tamaño del territorio.
EIN-1.C.4 La regla del 70 establece que dividir el número 70 entre la tasa porcentual de crecimiento de la población aproxima el tiempo de duplicación de la población.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
El crecimiento de la población humana depende de la tasa de natalidad, la tasa de mortalidad y la migración. El crecimiento rápido pone presión sobre los recursos e incrementa la huella ecológica 生态足迹. Los factores que reducen las tasas de natalidad incluyen la educación (especialmente de mujeres), la urbanización y el desarrollo económico.
Ejemplo resuelto. Un país tiene una tasa de natalidad de $30$ por $1000$ y una tasa de mortalidad de $10$ por $1000$. La tasa de crecimiento natural es $\dfrac{30-10}{10}=2.0\%$ por año (dividir la diferencia por mil entre $10$ la convierte en porcentaje). Según la regla del 70, la población se duplica en unos $\dfrac{70}{2.0}=35$ años. Si el desarrollo redujera la tasa de crecimiento a $1.0\%$, el tiempo de duplicación se extendería a $\dfrac{70}{1.0}=70$ años.
Un cruce de ciudad abarrotado: la dinámica poblacional humana depende de las tasas de natalidad, mortalidad y migración
3.9
Transición Demográfica
Syllabus
Comprensión Permanente (EIN-1): Las poblaciones humanas cambian en respuesta a una variedad de factores, incluidos los factores sociales y culturales.
Objetivo de Aprendizaje EIN-1.D: Definir la transición demográfica.
EIN-1.D.1 La transición demográfica se refiere al paso de tasas altas a bajas de natalidad y mortalidad en un país o región a medida que ocurre el desarrollo y ese país pasa de un sistema económico preindustrial a uno industrializado. Esta transición se representa típicamente mediante un modelo de transición demográfica de cuatro etapas (MTD).
EIN-1.D.2 Las características de los países en desarrollo incluyen tasas más altas de mortalidad infantil y una mayor proporción de niños en la fuerza laboral en comparación con los países desarrollados.
Fuente: College Board AP Course and Exam Description
La transición demográfica 人口转型 describe cómo cambia el crecimiento de un país a medida que se desarrolla, en etapas: (1) altas tasas de natalidad y mortalidad (crecimiento lento); (2) cae la tasa de mortalidad (crecimiento rápido); (3) cae la tasa de natalidad (crecimiento enlentecido); (4) ambas bajas (estable). Las naciones desarrolladas están en etapas posteriores; muchas naciones en desarrollo se encuentran en las etapas de crecimiento rápido.
Las cuatro etapas de la transición demográfica
La población crece más rápido en las etapas 2 y 3 – la brecha entre una tasa de natalidad aún alta y una tasa de mortalidad ya caída. Ese desfase explica por qué la población de un país sigue subiendo mucho después de que su tasa de mortalidad desciende.