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- En el siguiente artículo
- discutiremos cómo y por qué algunas poblaciones pueden experimentar un crecimiento exponencial,
- daremos algunos ejemplos,
- detallaremos la importancia del crecimiento de la población para la ecología, y
- proporcionaremos las fórmulas y modelos utilizados para ilustrar el crecimiento exponencial.
¿Qué es el crecimiento demográfico?
Para comprender el crecimiento de la población, primero debemos entender qué es una población y cómo se relaciona con la ecología.
Una población es un grupo de individuos de una especie concreta que viven en un área específica.
La ecología de poblaciones es un campo de la ciencia (un subcampo de la sinecología, que se ocupa de los grupos de especies en relación con sus ecosistemas) interesado en cómo y por qué determinados factores (por ejemplo, las tasas de natalidad, mortalidad, inmigración y emigración) influyen en las poblaciones a lo largo de periodos de tiempo.
Las tasas de natalidad y de inmigración se conocen colectivamente como tasas de reclutamiento de una población. El tamaño de una población se refiere al número total de individuos de una determinada especie en un área determinada y la densidad de una población es su tamaño en relación con su hábitat.
Por último, el crecimiento de la población implica la dinámica de la población, que se ocupa de la variabilidad del tamaño de una población determinada a lo largo del tiempo.
El crecimientode la población implica la dinámica de la población, que se ocupa de la variabilidad del tamaño de una población determinada a lo largo del tiempo.
- El tamaño de una población se refiere al total de individuos de una determinada especie en un área determinada y la densidad de una población es su tamaño en relación con su hábitat.
¿Qué es el crecimiento exponencial de la población?
Se reconocen dos tipos de crecimiento de la población: exponencial y logístico. El crecimiento logístico de la población es, con mucho, el tipo más común observado en la naturaleza.
Una población experimenta un crecimiento exponencial cuando la tasa per cápita de su crecimiento permanece constante independientemente del tamaño de la población. El resultado es que la población aumenta de tamaño a un ritmo muy rápido.
Esto contrasta con el crecimiento logístico de la población, en el que la tasa de crecimiento per cápita de una población disminuye a medida que se acerca a la capacidad de carga.
La capacidad decarga, denominada "K", es el tamaño máximo de una población que depende de factores limitantes.
Elcrecimiento logístico de la población se produce cuando la tasa de crecimiento per cápita disminuye a medida que aumenta su tamaño y se acerca gradualmente a su capacidad de carga, en la que influyen principalmente las limitaciones de recursos.
Para una explicación más detallada del crecimiento logístico, ¡echa un vistazo al artículo sobre"Crecimiento logístico de la población"!
En el mundo natural, el crecimiento exponencial de la población es raro y siempre temporal, ya que no es sostenible y todas las poblaciones (incluso la humana) están limitadas por factores dependientes de la densidad, principalmente el agotamiento de los recursos naturales, y todas las poblaciones tienen una capacidad de carga.
Los factores dependientes de la densidad son factores limitantes que afectarán a una población en función de su densidad (por ejemplo, individuos por km2). Algunos ejemplos son el agotamiento de los recursos y el aumento de la propagación de enfermedades a medida que aumenta la densidad de las poblaciones.
En entornos no naturales, el crecimiento expon encial de la población puede producirse cuando una población dispone de recursos ilimitados, no tienedepredadores naturales, no tiene competidores y ¡no hay otros factores que limiten su crecimiento!
La relevancia del crecimiento exponencial de la población para la ecología de las poblaciones
Comprender el crecimiento exponencial es importante porque nos ayuda a predecir el tamaño futuro de la población, estimar el consumo de recursos y evaluar el impacto del crecimiento demográfico en el medio ambiente. Además, el crecimiento exponencial de la población puede tener consecuencias importantes para la dinámica de la población, como la competencia por los recursos, los cambios en la disponibilidad de hábitats y la posibilidad de que se produzcan colapsos poblacionales.
En general, comprender la relevancia del crecimiento exponencial de la población para la ecología de las poblaciones es crucial para desarrollar una comprensión global del funcionamiento de los sistemas ecológicos y de cómo las actividades humanas pueden afectarlos.
Ejemplo de crecimiento exponencial de la población
En los organismos vivos, el crecimiento exponencial de la población se observa con mayor frecuencia en las bacterias. Sin embargo, hay otro ejemplo con el que probablemente estés mucho más familiarizado.
En los últimos siglos, la población humana ha experimentado un crecimiento exponencial de la población (Fig. 1). De hecho, en los últimos 50 años, la población humana se ha más que duplicado, pasando de 3.850 millones de personas en 1972 a 7.950 millones en 2022, y se ha más que cuadruplicado en el último siglo. ¡Se trata de un raro ejemplo de crecimiento exponencial en una especie de mamífero!
Gracias a los modernos avances médicos y tecnológicos, gran parte de la población humana ha podido mitigar de forma temporal y antinatural el impacto negativo que tendrían en el crecimiento de la población algunos factores dependientes de la densidad de población (por ejemplo, la disponibilidad de alimentos y la depredación).
A pesar de ello, estos factores siguen teniendo un gran impacto en muchas poblaciones humanas, sobre todo en partes del mundo en desarrollo, donde el hacinamiento, la pobreza, el hambre y el aumento de la contaminación se ven alimentados en gran medida por este aumento insostenible de la población a escala mundial.
Eventual e inevitablemente, la población humana se nivelará y producirá unacurva de crecimiento logístico, debido a la intensidad creciente de estos factores limitantes a medida que aumenta la población. El problema es, ¿cuánto daño se hará antes de que lleguemos a ese punto?
Las bacterias suelen experimentar un crecimiento exponencial de la población más que cualquier otro tipo de organismo, sobre todo cuando se colocan en un medio ideal. Las bacterias tienen tiempos de generación muy rápidos, lo que les permite reproducirse y evolucionar a un ritmo muy elevado (así es como algunas bacterias evolucionan rápidamente la resistencia a los antibióticos).
Tomemos, por ejemplo, la especie bacteriana Vibrio natriegens, que es la bacteria de multiplicación más rápida conocida por el hombre. V. natriegens es una especie gramnegativa descubierta en marismas saladas, como las del golfo de Bengala, ¡y puede duplicar su población en menos de 10 minutos en condiciones óptimas en un laboratorio!
Debido a su crecimiento extremadamente rápido (el doble que Escherichia coli), se ha sugerido que V. natriegens sustituya a E. coli como organismo procariota modelo.
Losorganismos no vivos, como los virus, también pueden experimentar un crecimiento exponencial de la población. El coronavirus COVID-19, por ejemplo, experimentó un crecimiento exponencial tras el inicio de la pandemia a finales de 2019/principios de 2020. Este crecimiento exponencial de la población del virus se produjo junto con el aumento exponencial del número de personas infectadas.
Un virus es un pequeño agente infeccioso que sólo puede replicarse dentro de las células vivas de un organismo. Por ello, los virus no se consideran seres vivos. Los virus están formados por material genético, ADN o ARN, rodeado por una cubierta proteica llamada cápside. Algunos virus también tienen una envoltura lipídica que rodea la cápside.
Las técnicas de mitigación, como el distanciamiento social y el uso de mascarillas, pueden reducir sustancialmente el crecimiento exponencial de la población del virus y el número de personas infectadas por él (Fig. 2).
Función exponencial de crecimiento de la población
Por último, hablemos de la fórmula de la tasa de crecimiento de la población.
La fórmula de la tasa de crecimiento de una población se refiere al cambio en el tamaño de la población a lo largo de un periodo de tiempo.
Esta fórmula puede representarse como dN (diferencia en el tamaño de la población) dividido por dT (diferencia en el tiempo), lo que da como resultado rN (tasa de crecimiento de la población per cápita).
\[rN = \frac{dN}{dt}\]
A veces, en el crecimiento exponencial de la población, "r" se denomina"rmax", pero ambos significan lo mismo: la tasa de crecimiento.
La ecuación para rN es diferente para el crecimiento exponencial y logístico de la población.
En el crecimiento exponencial de la población, no importa lo grande que sea el crecimiento de la población, la tasa de crecimiento per cápita permanece constante. Por tanto, la ecuación es simplemente rN.
En el crecimiento logístico de la población, el tamaño de la población disminuye a medida que aumenta y se acerca a su capacidad de carga. Por tanto, en el crecimiento logístico de la población, debemos restar la capacidad de carga (K) del tamaño de la población (N), y luego dividir por la capacidad de carga (K) y multiplicar por el tamaño de la población (N). Así pues, la fórmula en este caso es \(\frac{dN}{dt} = r_{max}(\frac{K-N}{K})N\).
Además, al trazar un gráfico para el crecimiento exponencial de la población, se produce una curva en forma de J, mientras que el crecimiento logístico de la población produce una curva en forma de S (Fig. 3).
El crecimientoexponencial de la población produce una curva en forma de J porque la tasa de crecimiento de la población sigue siendo la misma a medida que la población aumenta de tamaño.
El crecimientologístico de la población produce una curva en forma de S porque la tasa de crecimiento de la población disminuye gradualmente a medida que la población se acerca a su capacidad de carga.
Durante un periodo de tiempo suficientemente largo, prácticamente todas las poblaciones tendrán una curva en forma de S, incluso las poblaciones que hayan experimentado un crecimiento exponencial durante un breve periodo de tiempo anteriormente. Así pues, ninguna población ha experimentado nunca un crecimiento exponencial permanente, ya que sencillamente no es posible en un planeta con recursos finitos.
Crecimiento exponencial de la población - Puntos clave
- Una población experimenta un crecimiento expon encial cuando la tasa per cápita de su crecimiento permanece constante independientemente del tamaño de la población.
- En el mundo natural, el crecimiento exponencial de la población es raro y siempre temporal, ya que todas las poblaciones (incluso la humana) están limitadas por factores dependientes de la densidad.
- En los últimos 50 años, la población humana se ha más que duplicado, pasando de 3.850 millones de personas en 1972 a 7.950 millones en 2022. Se trata de un raro ejemplo de crecimiento exponencial en un gran organismo.
- La fórmula de la tasa de crecimiento de una población se muestra como dN (diferencia en el tamaño de la población) dividido por dT (diferencia en el tiempo), lo que da como resultado rN (tasa de crecimiento de la población per cápita).
- Al trazar un gráfico para el crecimiento exponencial de la población, se produce una curva en forma de J.
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