¿Cual es el papel de teoría?
Que aspectos de
• biología o dinámica del huesped
• biología o dinámca del parasitoide
• o del ambiente
son responsables del exito del CBC,
• explicación post-hoc
• o predicción
Componentes de “Exito”
1. Reducción grande en la
densidad de la plaga
2. Estabilidad de la densidad
(regulación)
Modelo hipotético de las consecuencias del CBC
Ejemplos de nivel de reducción de plagas por CBC ash whitefly bean bruchid larch casebearer B&F J&K
Elementos Básicos de
Dinámica Poblacional de
Tipos de Crecimiento Que Se Encuetran
en Poblaciones de Animales
• Exponencial-
aumento por “interés compuesto” sobre condiciones sinlimitantes
• Logístico
(sigmoideo)- aumentoexponencial que, después de un momento, baja en taza por un tipo de limitación
II Exponential growth growth in continuous time no
discrete generations. Appropriate for continuously breeding populations like human beings
dN
dt = rN
Crecimiento exponencial
Crecimiento logístico
¿Que factores producen el cambio de desaceleración?
Exponencial
Concepto: “K”, el número máximo de animales que el hábitat pueden soportar
From Pearl 1925
Ejemplo de crecimiento logístico en Poblaciones de
¿Porque es el CBC tan útil?
• Todas las poblaciones a largo plazo llegan a un
nivel K
• Pero si el mecanismo de establidad es inanición
o contaminación, se puede dañar el hábitat
• CBC tiene valor porque los enemigos naturales
pueden estabilizar densidades á niveles más bajas, evitando estos tipos de daños
¿Como es el CBC realizado?
1. ¿ Cual es el mecanismo detrás de bajas de densidad producidas por enemigos naturales?
2. ¿Que factores previenen la extinción de la presa por la acción de los enemigos
Se pueden clasificar los factores de mortalidad como (1) positivamente dependientes de la densidad o no, (2) físico o
¿Como se produce una supresión
fuerte de la población de un animal?
1. Tiempo corto de las generaciones
de los parasitoides
2. Buena habilidad para encontrar
hospederos
3. Mayor tasa (%) de parasitismo
donde y cuando los hospederos
son más abundantes
1. Tiempo corto de las
generaciones de los parasitoides
Concepto de “GTR”
(generation time ratio)
GTR: alta supresión de la plaga (aqui, valores bajos de Q) son producidos por valores bajos de GTR (número de generaciones de la plaga por generación de los enemigos
naturales)
Tasas de desarrollo comparativo de Homoptera y sus coccinelidos especializados
2. Buena habilidad para encontrar
hospederos
Es crítico para los enemigos
naturales tener la habilidad de
encontrar a sus hospederos
efectivemente, especialmente
cuando estos tienen densidades
bajas.
Habilidad para Encontrar
Hospederos
• Esta habilidad varía por grupos,
dependiendo de muchos factores,
incluyendo el nivel de sensbilidad a
kairomonas o volatiles
•Ver los cápitulos de biología de
Una habilidad de búsqueda más alta
produce una densidad de la plaga mas baja.
3. Mayor tasa (%) de parasitismo donde y
cuando los hospederos son más abundantes
Concepto:
Mortalidad directamente dependiente de la densidad de la presa (“Density dependent mortality”, DDM)Mecanismos:
1. respuesta funcional -comer más
2. respuesta espacial –agregación del depredador donde hay concentraciones de la plaga
3. Respuesta reproductiva –multiplicación del depredador cuando las presas son comunes
Mortalidad que depende de la
densidad de la presa
•
Directa
-
actúa como un regulador poblacional•
Inversa
–
saturación de los depredadores% mortalidad y densidad
%
Mortality
Hay dos causas de DDD
1. Competencia por recursos
Ejemplos de procesos que varian con la densidad
Número muerto vs Densidad
Number Killed
Respuesta Funcional
• Número de presas consumidas por el
depredador varía con la densidad de
la presa
•La forma matemática de esta
relación varía y solamente algunas
formas producen DDD
Tipos de Respuestas Funcionales
• Nicholson-Type I
• Holling- Type II
• Sigmoid – Type III
• Thompson
Respuesta Funcional
• Solamente el tipo III es DDD, y
solamente en el rango bajo de
densidad
• Conclusión: no es muy probable que
la respuesta funcional vaya a regular
poblaciones de plagas
Respuesta Espacial
• Si un “parche” local de una presa
aumenta en densidad, los
depredadores mobiles quizás se van a
agregar sobre el parche
Respuesta por reprodución
(respuesta númerica)
• Si una población de una “presa”
aumenta en densidad, quizas los
“depredadores” van a reproducirse
más rapido
• Los depredadores quizás pueden
controlar la presa en varias (1-10)
generaciones
Respuesta Total
• Es una combinación de respuestas
J&K
Combinación de la respuesta funcional y
númerica
Numerical Response - predator density increases in response to increases in
prey density
For bay-breasted warblers preying upon spruce budworm.
The density of birds increases with the density of caterpillars.
Functional Response - individual predators each consume more prey in response
to increases in prey density.
The number of caterpillars eaten per warbler increases with caterpillar density
This is an example of a multi-equilibrium model with complex density dependence
Uso de una serie de tablas de vida
para indentificar DDD
var
Identificación de “Factores clave”
Estabilidad
¿Que factores pueden
prevenir la extinción de la
plaga por el ataque del
¿Cuales factores previenen que los ciclos de parasitoide/hospedero llegen a ser más y más violentos hasta la extinción local del
hospedero?
En sistemas simples los depredadores causan
la extinción de su presas
En los experimentos de Gause (1932, 1934) con Paramecium y el protozoario depredador
Didinium, el depredador causó la extinción
var
Los modelos de poblaciones simples predicen la extinción del hospedero por sobre-explotación por la parasitoide
Mecanismos potenciales para establizar
interaciones y prevenir extinctiones de presas
1. Refugios físicos para la presa
2. Agregación del enemigo natural
3. Interferencia entre individuos de la especie de parasitoide
4. Dinámica “meta-población”
5. Un estadío de vida de la presa que es invulnerable
Hay dos grupos de mecanismsos
Los que hacen a los depredadores menos efecientes
• Agregación del enemigo natural
• Interferencia entre individuos de la especie de
parasitoide
Los que producen “refugios” en algun sentido
• Refugios físicos para la presa • Dinámica “meta-población”
• Un estadío de vida de la presa que es
Experimentos de Huffaker (1958) con con ácaros sobre oscilaciones de depredador/presa
produjeron resultados similares a los de Gause. Pero cuando Huffaker introdujo más complejidad física (mas naranjas en el caja de experimentos), se produjeron oscilaciones estables
2.
Agregación del enemigo natural¿Hay conflictos entre factores que bajan la
densidad de la plaga y los que mantienen
establidad?
Algunos factores que establizan
sistemas, como agregación de
parasitoides or refugios físicos
para presas producen densidades
más altas de la plaga
M
El “trade-off” entre agregacion (que aumenta estabilidad) y el efecto sobre la densidad de la plaga
3. Dinámica “meta-población”
Another stabilizing mechanism postulated to exist is the concept that a spatial mosaic of populations (=meta population)
Two mechanisms are possible”
1. Many desynchronized populations 2. Systems in which the host is a better
colonizer than the natural enemy, conferring on it some “enemy free” habitat patches
La mariposa puede ocupar todos los parches, incluyendo lo más aislados El parasitoide puede ocupar solemente los parches menos aislados
more isolated less isolated
van Nouhuys and Hanski, JAE 2002
4.
Un estadío de vida de la presa que es invulnerable1. Un buen ejemplo es el trabajo de Bill Murdoch sobre Aphytis
melinus y la escama roja de CA en cítricos. En este sistema la
estabilidad existe a nivel del árbol y entonces no está basada en dinámica meta-poblacional
2. Lo que produce estabilidad es la existencia de un estadío invulnerable (la hembra adulta) que dura mucho tiempo en relación al parasitoide
3. Entonces, si la población de escamas en un parche sube y
produce una respuesta por reprodución del parasitoide, cuando la projenie de los parasitoides muere, habrá escamas adultas para mantener la población
Un brote de escamas
estimulado artificalemente (arriba), induce un subida de la poblacion de
parasitoides inmaduros por reproducion (medio).
Pero, en pocos meses (3-4), el número de
parasitoides adultos ha bajado a niveles de la
Eventos en el campo
Reemplazo de Enemigos Naturales
En proyectos de CBC, muchas veces no es
obvio cual es el mejor agente en un grupo
de especies. Si una serie de especies son
introducidas y si por azar las especies
menos efectivas están al principio, más
tarde estas especies pueden ser
remplazadas en el campo por competencia
con otras especies (más efectivas)
Var
Modelos de Simulación
Podemos probar nuestro
conocimiento de un sistema
construyendo un modelo de este
(ver el modelo de Murdoch y la
escama roja de CA)
Ejemplo de comparación de las predicciones de un modelo con eventos en el campo
Los modelos de mátriz son usados en el CBC/malezas para modelar transiciones en la vida de una población de plantas
¿Puede La teoría ayudarnos a selecionar
agentes de CBC mas efectivos?
• Analisis de redes de alimentación para
identificar al tipo de enemigo natural mas indicado para el caso (“empty niche
analysis”)
• Modelos para predecir los impactos de agentes particulares
• Identificación de atributos asociados con especies efectivas