dinamica poblaciones marinas

Dinámica de poblaciones marinas (Tema 5)

5) DINÁMICA DE POBLACIONES MARINAS5) DINÁMICA DE POBLACIONES MARINAS

• Modelos clásicos de poblaciones de peces� Stock unitario� Mezcla dinámica (“dynamic-pool”)

• Ciclos vitales y estrategias vitales

• Mecanismos de regulación poblacional:� Mecanismos compensatorios (denso-dependencia)� Mecanismos depensatorios

• Relación stock-reclutamiento

CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS DE POBLACIONES DE PECES (1/2):DE POBLACIONES DE PECES (1/2):

STOCK UNITARIOSTOCK UNITARIO

Dinámica de poblaciones marinas (1)

Pitcher & Hart (1982):- Población explotada

International Council for the Exploration of the Sea:- Áreas geográficas (definidas por criterios ecológicos y políticos) cuyas poblaciones se evalúan y gestionan como una unidad

Hilborn & Walters (1992):- Colección arbitraria de poblaciones suficientemente grande pararenovarse por reproducción (cambios de abundancia no dominados por migraciones).- Individuos presentan patrones similares de crecimiento, reproducción, migración y dispersión, y los mismos riesgos de mortalidad natural o por pesca.

EJEMPLO DE DEFINICIÓN ADMINISTRATIVA DE EJEMPLO DE DEFINICIÓN ADMINISTRATIVA DE STOCKSSTOCKS: GRANDES ORGANIZACIONES : GRANDES ORGANIZACIONES INTERNACIONALES DE GESTIÓN PESQUERAINTERNACIONALES DE GESTIÓN PESQUERA


EJEMPLO DE DEFINICIÓN ADMINISTRATIVA DE EJEMPLO DE DEFINICIÓN ADMINISTRATIVA DE STOCKSSTOCKS: NORTH: NORTH--ATLANTIC FISHERIES ATLANTIC FISHERIES ORGANIZATION (NAFO)ORGANIZATION (NAFO)


CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS DE POBLACIONES DE PECES (2/2):DE POBLACIONES DE PECES (2/2):

MEZCLA DINÁMICA (“DYNAMIC POOL”)MEZCLA DINÁMICA (“DYNAMIC POOL”)


Población vírgent = 0

N = 1000

Poblaciónexplotada

t = 1N = 500Capturas (C)

C = q·E·N = 0.5 · Nq = capturabilidadE = esfuerzo de pesca

t = 2N = 250

Capturas (C)C = 0.5 · N

MEZCLA DINÁMICA (“DYNAMIC POOL”)MEZCLA DINÁMICA (“DYNAMIC POOL”)


• Los individuos se distribuyen aleatoriamente dentro del área de distribución del stock.

• El stock no presenta estructura espacial• Todos los individuos experimentan ambientes abióticos y

bióticos (densidad local) similares.

POBLACIÓN(STOCK)

RECLUTAMIENTO

REPRODUCCIÓNMORTALIDADNATURAL (M)

MORTALIDADPOR PESCA (F)

(INMIGRACIÓN) (EMIGRACIÓN)

1 10 100 1000ESCALA ESPACIAL (km)

ESC

ALA

TEM

POR

AL

(día

s)

100

1

10

1000

PROPIEDADES ÚNICAS DE LAS POBLACIONES DE PROPIEDADES ÚNICAS DE LAS POBLACIONES DE PECESPECES


(Rothschild 1986)

• Producción superabundante de embriones (huevos)• Fertilización externa• “Ambiente” abstracto y difícil de definir• Una fuente de mortalidad “externa”: pesca• Diferencias de escala considerables entre los eventos que

afectan a los adultos y los que afectan a larvas y juveniles

F

huevos,larvas

Z

Padultos

F: fitoplanctonZ: zooplanctonP: peces pelágicos

CICLOS VITALES EN ORGANISMOS MARINOSCICLOS VITALES EN ORGANISMOS MARINOS


JUVENILES

> 15 mmpocosaños

ADULTOS

> 15 cmmuchos

años

Correlaciónalta

LARVASvariosmm semanas

HUEVOS

1 mm días Correlaciónbaja

TEORÍA BÁSICA DE LA DINÁMICA POBLACIONAL:TEORÍA BÁSICA DE LA DINÁMICA POBLACIONAL:1) NÚMERO INICIAL DE RECLUTAS1) NÚMERO INICIAL DE RECLUTAS


COHORTE:

grupo de individuos nacidos en un año u otro periodo menor

RECLUTAMIENTO:

1.Número de individuos vivos en una población en cualquier momento arbitrario tras la fase larvaria

2.Número de individuos vivos en una población en el momento que son vulnerables por primera vez a la captura por la pesquería

Edad

Tam

año

coho

rte

(N)

2) DINÁMICA TEMPORAL DEL TAMAÑO DE LA 2) DINÁMICA TEMPORAL DEL TAMAÑO DE LA COHORTE: MORTALIDAD (1/2)COHORTE: MORTALIDAD (1/2)


dN / dt = - Z · NN1 = N0 · e-Z = N0 · sNt = N0 · e-Z·t

ln Nt = ln N0 - Z·t

t0 tc

M

F

M

M+ F

Tasas instantáneas demortalidad:

Z: total (Z = M+F)M: naturalF: por pescaSupervivencia: s = e-Z

t0: reclutamiento

tc: edad de primeracaptura

2) DINÁMICA TEMPORAL DEL TAMAÑO DE 2) DINÁMICA TEMPORAL DEL TAMAÑO DE LA COHORTE: MORTALIDAD (2/2)LA COHORTE: MORTALIDAD (2/2)


Pope’s derivation of natural mortality rate

Distribuciones de frecuencia de tasas de mortalidad natural en peces (Pauly 1980)

78.9254.1132.20.57.50.1

% mortalidad anual

Tasa exponencial de mortalidad

3) CRECIMIENTO INDIVIDUAL3) CRECIMIENTO INDIVIDUAL


Edad (t)Ta

mañ

oco

rpor

al (L

)

Ecuación de crecimiento de Von BertalanffydL / dt = K (L∞ - Lt) L: tamaño corporalLt = L∞ · (1 - e-k·t) W: peso corporalWt = · W∞ · (1 - e-k·t)3 L ∞, W∞: L, W máximos

k: tasa de crecimiento

L∞

4) DINÁMICA TEMPORAL DE LA BIOMASA DE LA 4) DINÁMICA TEMPORAL DE LA BIOMASA DE LA COHORTE (curva de biomasa virgen)COHORTE (curva de biomasa virgen)


Nt · Wt = Bt = N0 · e-Z·t · W∞ · (1 - e-k·t)3

B: biomasa

Edad (t)

Bio

mas

ade

la c

ohor

te

Edad (t)

Tam

año

(W)

Edad (t)

Coh

orte

(N)

5) PRODUCCIÓN DE HUEVOS5) PRODUCCIÓN DE HUEVOS6) RELACIÓN ENTRE PRODUCCIÓN DE HUEVOS Y 6) RELACIÓN ENTRE PRODUCCIÓN DE HUEVOS Y RECLUTAMIENTORECLUTAMIENTO


5) PRODUCCIÓN DE HUEVOS

6) RELACIÓN ENTRE PRODUCCIÓN DE HUEVOS Y RECLUTAMIENTO

RELACIÓN CON TAMAÑO POBLACIONAL- proporcional a la biomasa- producción denso-dependiente

RELACIÓN CON ESTRATEGIA VITAL- edad (tamaño)- frecuencia puesta- relación fecundidad / tamaño

MECANISMOS DE REGULACIÓN POBLACIONALMECANISMOS DE REGULACIÓN POBLACIONAL


- Mecanismos independientes de la densidad- Mecanismos denso-dependientes:

* compensatorios (denso-dependencia)* depensatorios (efecto Allee)

Densidad poblacional (N)

(dN / dt) / N independientedensidad

denso-dependencia

depensación

denso-dependencia

tiempo

N

independientedensidad

EJEMPLOS DE MECANISMOS DE REGULACIÓN EJEMPLOS DE MECANISMOS DE REGULACIÓN POBLACIONALPOBLACIONAL


1. MECANISMOS INDEPENDIENTES DE LA DENSIDAD• mortalidad larvaria: abundancia de alimento, transporte, predación• predación

2. MECANISMOS COMPENSATORIOS (DENSO-DEPENDENCIA)• tasas de crecimiento y reproducción: competencia por alimento• mortalidad: competencia por refugios• predación

3. MECANISMOS DEPENSATORIOS (EFECTO ALLEE)• agregaciones reproductivas• fertlización externa• supervivencia de juveniles dependiente de agregaciones

DENSIDAD LOCAL

FORMAS BASICAS DE DENSOFORMAS BASICAS DE DENSO--DEPENDENCIA EN DEPENDENCIA EN INVERTEBRADOS BENTÓNICOS SEDENTARIOSINVERTEBRADOS BENTÓNICOS SEDENTARIOS


T1

Tas

ade

fert

iliza

ción

T20

1

Den

sidad

denu

evos

recl

utas

T4

R

T5

K K

K KT3

R

COMPENSACIÓN DEPENSACIÓNO

utpu

t rep

rodu

ctiv

ope

r cá

pita

PRE-DISPERSIÓN

POST-DISPERSIÓN

FORMAS BASICAS DE DENSOFORMAS BASICAS DE DENSO--DEPENDENCIA EN DEPENDENCIA EN INVERTEBRADOS BENTÓNICOS SEDENTARIOS:INVERTEBRADOS BENTÓNICOS SEDENTARIOS:

PUNTOS CRÍTICOSPUNTOS CRÍTICOS


• K: capacidad de carga• T1: densidad en que comienza a declinar el output reproductivo• T2: densidad por debajo de la cual no se produce fertilización• T3: densidad a partir de la que los residentes interfieren con los

nuevos reclutas• T4: densidad mínima de atracción o supervivencia de nuevos

reclutas• T5: densidad mínima en que se maximiza la facilitación del

asentamientoo supervivencia de nuevos reclutas

RELACIÓN STOCKRELACIÓN STOCK--RECLUTAMIENTORECLUTAMIENTO


ANÁLISIS DE LA RELACIÓN STOCK-RECLUTAMIENTO:• Relación empírica entre el tamaño del stock reproductivo y el reclutamiento subsiguiente de la cohorte producida por ese stock.

CUANDO SE DETERMINA LA MAGNITUD DEL RECLUTAMIENTO

• Fases vitales con tasas de crecimiento y mortalidad elevadas: Larvas / Juveniles

FACTORES DETERMINANTES DEL ÉXITO LARVARIO (METAMORFOSIS):

• Abundancia de alimento + ‘Match/mismatch hypothesis’• Transporte físico a hábitats adecuados• Predación

FACTORES DETERMINANTES DEL ÉXITO DE JUVENILES (MADUREZ SEXUAL):

• Abundancia de alimento• Limitación de hábitats• Predación / Canibalismo

STOCK REPRODUCTIVO

REC

LUTA

MIE

NTO

¿QUÉ MODELO NULO DE RELACIÓN STOCK¿QUÉ MODELO NULO DE RELACIÓN STOCK--RECLUTAMIENTO ES APROPIADO?RECLUTAMIENTO ES APROPIADO?


STOCK REPRODUCTIVO

REC

LUTA

MIE

NTO

Desarrollo pesquería

Compensación

“more commonly the number of recruits is effectively independent of the adult stock size over most of the observed range of stock size” (Gulland 1983)

Independencia de la densidad

(0, 0)

MODELOS DE RELACIÓN STOCKMODELOS DE RELACIÓN STOCK--RECLUTAMIENTO: RECLUTAMIENTO: PRINCIPIOS BÁSICOSPRINCIPIOS BÁSICOS


1. La curva stock-reclutamiento debería pasar por el origen: cuando no hay stock parental no hay reclutamiento

2. La curva no debe descencer hasta reclutamientos nulos a niveles de stock muy elevados. La reproducción no es nunca eliminada totalmente a densidades elevadas

3. La tasa de reclutamiento (reclutas/adulto) debería decrecer continuamentecon los incrementos del stock parental

4. El reclutamiento debe exceder al stock sobre una parte del rango de stocks posibles

STOCK REPRODUCTIVO

REC

LUTA

MIE

NTO

1:1

(Ricker 1975)

STOCK

RECLUTAMIENTO

DIAGRAMA DE PAULIKDIAGRAMA DE PAULIK


Generación de una relación stock-reclutamiento mediante mecanismos denso-dependientes que operan en diferentes fases del ciclo vital

PRODUCCIÓNDE HUEVOS

Función deproducción de huevos

PRODUCCIÓNLARVARIA

Mortalidad de huevos(éxito de eclosión)

Función demortalidad larvaria

Funciónstock-reclutamiento

EJEMPLOS DE RELACION ES STOCKEJEMPLOS DE RELACION ES STOCK--RECLUTAMIENTO (1/2)RECLUTAMIENTO (1/2)


1. Obtención de series temporales stock y reclutamiento 2. Relación entre stock y

reclutamiento subsiguiente

EJEMPLOS DE RELACION ES STOCKEJEMPLOS DE RELACION ES STOCK--RECLUTAMIENTO (2/2)RECLUTAMIENTO (2/2)


3. Ajuste de modelos estadísticos

MODELO DE BEVERTON Y HOLT (1957)MODELO DE BEVERTON Y HOLT (1957)


R: reclutamientoS: stock

a: reclutamiento máximob: stock necesario para producir un reclutamiento a/2

Pendiente inicial (máximo reclutas / adulto) = a/b

Competencia entre juveniles determina una tasade mortalidad dependiente linearmente del tamaño de la cohorte en cada momento:

• competencia por alimento o hábitat

R = a · S / (b + S)

MODELO DE RICKER (1954)MODELO DE RICKER (1954)


ea: pendiente inicial, b: valor de S al que R=Sa: reclutas/adulto cuando el stock es pequeño,b: velocidad con que los reclutas/adulto se reducen al aumentar el stock

R = S · ea · (1-S/b)R = a · S · e-b·S

Tasa de mortalidad de huevos, larvas y juveniles esproporcional al tamaño inicial de la cohorte(dependencia del stock, no denso-dependencia):

• canibalismo de juveniles por adultos• transmisión de enfermedades• crecimiento denso-dependiente acoplado con predación dependiente del tamaño

MODELOS STOCKMODELOS STOCK--RECLUTAMIENTO E ÍNDICES DE RECLUTAMIENTO E ÍNDICES DE SUPERVIVENCIA (RECLUTAMIENTO / ABUNDANCIA SUPERVIVENCIA (RECLUTAMIENTO / ABUNDANCIA STOCK ADULTOS)STOCK ADULTOS)


Abundancia stock adultos, S

Rec

luta

mie

nto

RÍn

dice

de s

uper

vive

ncia

R/S

BEVERTON Y HOLT RICKER ‘HOCKEY STICK’

(Barrowman & Myers, 2001)

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