Competencia interespecífica: modelos de Lotka-Volterra y Tilman, nicho ecológico y principio de exclusión competitiva

Competencia interespecífica

La competencia interespecífica se produce cuando individuos de una especie sufren una reducción de la fecundidad, la supervivencia o el crecimiento como resultado de la explotación de los recursos o de la interferencia por parte de individuos de otra especie. Esta competencia afectará a la dinámica de las poblaciones de las especies competidoras y puede influir también sobre la distribución y la evolución de las especies.

Tipos de competencia

• Competencia de explotación: no existe interacción directa entre competidores.
• Competencia por interferencia: una especie limita el acceso de la otra a un nutriente determinado.

¿Hay modelos matemáticos que expliquen esta competencia? Sí. Unos se basan en el resultado de la competencia y otros en cómo se produce.

Modelos matemáticos que intentan describir la competencia

• Modelo de Lotka-Volterra: en función del resultado de la competencia.
• Modelo de Tilman: en función de cómo se produce la competencia.

Modelo de Lotka-Volterra

Asunciones

• Crecimiento logístico:

dN₁/dt = R₁N₁{1 - (N₁ + f(N₂))/K₁} (efecto de la población 2 sobre la 1, N₁ + f)

dN₂/dt = R₂N₂{1 - (N₂ + f(N₁))/K₂} (efecto de la 1 sobre la 2)

R: tasas de incremento intrínseco.

• Recursos limitados (intra e interespecíficamente).
• Coeficientes de competencia (α, β) y capacidades de carga (K) constantes.

N₁ = αN₂: convertimos los individuos de la especie 2 en equivalentes de la 1.

N₂ = βN₁: los de la 1 los pasamos a equivalentes de la 2.

Efecto interespecífico lineal

Como N₁ = αN₂ es una recta y = bx + a:

1. dN₁/dt = R₁N₁(1 - (N₁ + αN₂)/K₁) ⇒ dN₁/dt ≈ R₁N₁((K₁ - N₁ - αN₂)/K₁) ⇒ K₁ - N₁ - αN₂ = 0 ⇒ N₂ = (K₁/α) - (1/α)N₁.

2. dN₂/dt = R₂N₂(1 - (N₂ + βN₁)/K₂) ⇒ K₂ - N₂ - βN₁ = 0 ⇒ N₁ = (K₂/β) - (1/β)N₂.

Isoclinas 0

Son líneas donde no se produce ni incremento ni disminución de la población: separan las combinaciones que conducen a un incremento de las que conducen a una disminución. Si una isoclina está totalmente por encima de la isoclina de otra especie, indicará la desaparición de la especie cuya isoclina esté por debajo.

• Para que desaparezca la especie 1: K₁/K₂ < 1/β; K₁/K₂ < α.
• Para que desaparezca la especie 2: K₁/K₂ > 1/β; K₁/K₂ > α.

Si las isoclinas se cruzan:

• No coexisten: K₁ > K₂/β ⇒ K₁/K₂ > 1/β y K₂ > K₁/α ⇒ K₁/K₂ < α.
• Coexistencia: K₂/β > K₁ ⇒ 1/β > K₁/K₂ y K₁/α > K₂ ⇒ K₁/K₂ > α.

Modelo de Tilman

Isoclina de crecimiento neto 0 (ICNC): límite entre las combinaciones de recursos que permiten a las especies sobrevivir y reproducirse, y las combinaciones de recursos que no se lo permiten. Si el punto de oferta se encuentra en regiones por encima de la ICNC, no permitirá la supervivencia de la especie en dicha región.

Debemos tener en cuenta:

• Recursos esenciales: la cantidad de recurso (R) define la tasa de crecimiento máximo posible, independientemente de la cantidad del otro R. Tienen que darse en determinada proporción para poder ser utilizados.
• Consumo relativo de 2 recursos esenciales: el % que cada especie necesita (consume) de cada nutriente.
• Grado de esencialidad de cada recurso para cada competidor.

Si hay 1 R y 2 especies, sobreviviría la especie que necesite menos cantidad de R para vivir. Sólo coexisten cuando consumen más del recurso que les limita.

Nicho ecológico

Conjunto de condiciones ambientales en las que las funciones biológicas de una especie (crecer, reproducirse, etc.) pueden desarrollarse y está asegurada su supervivencia (Hutchinson). Esto en realidad sería el llamado nicho potencial, que a menudo se ve reducido por la interacción con otros organismos, dando lugar al denominado nicho real (o realizado).

Cuando el nicho no es exactamente el mismo suele haber coexistencia. Si el nicho es el mismo, una de las 2 especies terminará desplazando a la otra.

Principio de exclusión competitiva

Si 2 especies competidoras coexisten en un ambiente estable, lo hacen como resultado de la diferenciación de los nichos, es decir, de la diferenciación de sus nichos efectivos. Ha sido ampliamente aceptado: a) porque el peso de la evidencia se halla a su favor, b) porque parece intuitivamente lógico, y c) porque existen razones teóricas para creer en él (modelo de Lotka-Volterra).

Alegaciones de los defensores del principio

1. Algunas de las contradicciones son a nivel de nicho potencial, pero no del real.
2. La competencia está inconclusa, está en el medio.
3. Existe segregación espacial o temporal de los competidores. Según la escala, más grande o más pequeña, tanto temporal como espacial.
4. Otras interacciones que permiten la coexistencia.
5. La competencia es aparente.
6. La variabilidad de las condiciones ambientales permite la coexistencia (con baja perturbación del medio no hay coexistencia, pero sí con altas perturbaciones).

Evidencias de la competencia

Por desplazamiento de caracteres (tamaño, color, sobre todo morfológicos) mediante experimentos naturales (EN), que son una evidencia de la competencia.

EN: la naturaleza proporciona información de este tipo: la distribución de ciertas especies potencialmente competidoras es tal que a veces se presentan juntas (simpatría) y a veces solas (alopatría).

Otro conjunto de experimentos, además de los naturales, son los de manipulación: se calcula el número de una especie y se observa la abundancia relativa de las otras especies.

Fórmulas

• l_x = n_x/n₀
• g_x = n_x+1/n_x o g_x = l_x+1/l_x
• q_x = d_x/n_x o q_x = 1 - g_x
• k_x = log(n_x/n_x+1)
• L_x = (n_x + n_x+1)/2
• e_x = (ΣL_x)/n_x
• b_x = nos lo dan.
• R₀ = Σl_xb_x
• G = (Σl_xb_xx)/(Σl_xb_x)
• V_x = Σ(l_t/l_x)b_t (para P en equilibrio).