Respuesta numérica

La respuesta numérica en ecología es el cambio en la densidad de depredadores en función del cambio en la densidad de presas. El término respuesta numérica fue acuñado por ME Solomon en 1949. ^{[ 1 ]} Está asociada con la respuesta funcional , que es el cambio en la tasa de consumo de presas del depredador con el cambio en la densidad de presas. Como señala Holling, la depredación total puede expresarse como una combinación de respuesta funcional y numérica. ^{[ 2 ]} La respuesta numérica tiene dos mecanismos: la respuesta demográfica y la respuesta agregativa . La respuesta numérica no es necesariamente proporcional al cambio en la densidad de presas, lo que generalmente resulta en un desfase temporal entre las poblaciones de presas y depredadores. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, a menudo hay escasez de depredadores cuando la población de presas está aumentando.

La respuesta demográfica consiste en cambios en las tasas de reproducción o supervivencia de los depredadores debido a variaciones en la densidad de presas. El aumento en la disponibilidad de presas se traduce en una mayor ingesta de energía y una menor liberación de la misma. Esto difiere del aumento en la ingesta de energía debido a una mayor eficiencia en la búsqueda de alimento, que se considera una respuesta funcional. Este concepto puede articularse en el modelo depredador-presa de Lotka-Volterra .

${\displaystyle dP/dt=acVP-mP}$

a = eficiencia de conversión: la fracción de energía de la presa asimilada por el depredador y convertida en nuevos depredadores P = densidad de depredadores V = densidad de presas m = mortalidad de depredadores c = tasa de captura

La respuesta demográfica consiste en un cambio en dP/dt debido a un cambio en V y/o m. Por ejemplo, si V aumenta, la tasa de crecimiento del depredador (dP/dt) aumentará. De igual modo, si la ingesta de energía aumenta (debido a una mayor disponibilidad de alimento) y disminuye el gasto energético (proveniente de la búsqueda de alimento), la mortalidad del depredador (m) disminuirá y la tasa de crecimiento del depredador (dP/dt) aumentará. En cambio, la respuesta funcional consiste en un cambio en la eficiencia de conversión (a) o en la tasa de captura (c).

La relación entre la energía disponible y el esfuerzo reproductivo puede explicarse mediante la teoría de la historia de vida, que considera la compensación entre fecundidad y crecimiento/supervivencia. Si un organismo dispone de más energía neta, destinará menos energía a la supervivencia por cada esfuerzo reproductivo y, por lo tanto, aumentará su tasa de reproducción.

En el parasitismo , la respuesta funcional se mide por la tasa de infección o puesta de huevos en el huésped, en lugar de la tasa de consumo de presas, como se mide en la depredación. La respuesta numérica en el parasitismo se sigue midiendo por el cambio en el número de parásitos adultos en relación con el cambio en la densidad del huésped. Los parásitos pueden mostrar una respuesta numérica más pronunciada a los cambios en la densidad del huésped, ya que suele haber una conexión más directa (menor desfase temporal) entre el alimento y la reproducción, dado que ambas necesidades se satisfacen inmediatamente mediante su interacción con el huésped. ^{[ 4 ]}

La respuesta agregativa, tal como la definió Readshaw en 1973, es un cambio en la población de depredadores debido a la inmigración a un área con una mayor población de presas. ^{[ 5 ]} En un experimento realizado por Turnbull en 1964, observó la migración constante de arañas desde cajas sin presas a cajas con presas. Demostró que el hambre influye en el movimiento de los depredadores. ^{[ 6 ]}

Riechert y Jaeger estudiaron cómo la competencia entre depredadores interfiere con la correlación directa entre la densidad de presas y la inmigración de depredadores. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Una forma en que esto puede ocurrir es a través de la competencia por explotación: la eficiencia diferencial en el uso de los recursos disponibles, por ejemplo, un aumento en el tamaño de la telaraña (respuesta funcional). La otra posibilidad es la competencia por interferencia, donde los dueños del sitio impiden activamente que otros forrajeadores se acerquen.

El concepto de respuesta numérica cobra importancia práctica al intentar crear una estrategia de control de plagas . El estudio de las arañas como mecanismo biológico de control de plagas ha impulsado gran parte de la investigación sobre la respuesta agregativa. Las poblaciones de depredadores antisociales que muestran territorialidad, como las arañas que defienden su área de telaraña, pueden no mostrar la respuesta agregativa esperada ante una mayor densidad de presas. ^{[ 9 ]}

Una alternativa creíble y sencilla al modelo depredador-presa de Lotka-Volterra y sus generalizaciones comunes dependientes de la presa es el modelo dependiente de la proporción o de Arditi-Ginzburg . ^{[ 10 ]} Ambos representan los extremos del espectro de modelos de interferencia depredadora. Según los autores de la visión alternativa, los datos muestran que las interacciones reales en la naturaleza están tan alejadas del extremo de Lotka-Volterra en el espectro de interferencia que el modelo puede descartarse por ser erróneo. Están mucho más cerca del extremo dependiente de la proporción, por lo que, si se necesita un modelo sencillo, se puede utilizar el modelo de Arditi-Ginzburg como primera aproximación. ^{[ 11 ]}