Capacidad de Carga
La capacidad de carga es la población más grande de una especie que un ambiente puede sostener a lo largo del tiempo con sus recursos disponibles.
Definition
La capacidad de carga es el número más grande de un tipo de ser vivo que un lugar puede alimentar y albergar a largo plazo, así que un estanque pequeño con suficientes insectos y escondites para unas $50$ ranas perderá la mayoría de $200$ renacuajos que eclosionan por inanición o depredación a medida que la población regresa hacia ese límite; no es una pared contra la que choca una población y se detiene, ya que las poblaciones a menudo se sobrepasan, colapsan, y oscilan alrededor del límite en su lugar. Más formalmente, la capacidad de carga, escrita $K$, es el tamaño poblacional máximo que un ambiente puede sostener indefinidamente dado el alimento, el agua, el refugio y otros recursos disponibles, y a medida que una población se acerca a $K$, factores limitantes como la competencia, la depredación y la enfermedad frenan su crecimiento hacia una curva logística en forma de S; el propio $K$ puede cambiar con el ambiente, subiendo después de un año lluvioso o bajando después de una sequía o la pérdida de hábitat. A nivel matemático, $K$ es el tamaño poblacional de equilibrio en el modelo logístico $\frac{dN}{dt} = rN\left(1 - \frac{N}{K}\right)$, donde las tasas de natalidad y mortalidad per cápita se equilibran exactamente, y como es una propiedad del par población-ambiente más que de la especie sola, las poblaciones reales persiguen un blanco móvil, con retrasos de tiempo entre el agotamiento de recursos y la respuesta poblacional produciendo un sobrepaso u oscilación sostenida; en el manejo de pesquerías y vida silvestre, el rendimiento máximo sostenible ocurre en $N = K/2$, donde el crecimiento logístico alcanza su pico en $rK/4$.
Example
En 1944, $29$ renos introducidos en la isla St. Matthew de Alaska, rica en liquen y libre de depredadores, crecieron hasta cerca de $6{,}000$ para 1963, mucho más allá de lo que el liquen podía sostener, y luego colapsaron a $42$ animales después de un invierno duro en 1964, habiendo dañado al liquen tan gravemente que el nuevo límite era incluso más bajo que antes. Para una población de peces con $r = 0.4$ por año y $K = 100{,}000$ toneladas, el rendimiento máximo sostenible es $rK/4 = 10{,}000$ toneladas por año cosechadas cerca de una población de $50{,}000$ toneladas, pero tomar las mismas $10{,}000$ toneladas de una población ya reducida a $20{,}000$ toneladas excede su crecimiento de $0.4 \times 20{,}000 \times 0.8 = 6{,}400$ y la lleva hacia el colapso.
Key Insight
Las estimaciones de la capacidad de carga humana de la Tierra abarcan más de un orden de magnitud porque $K$ depende de la tecnología, el consumo, y de cuál recurso es el que realmente limita, un concepto preciso para una manada de renos en una isla y cada vez más discutido a medida que el sistema crece y se vuelve más adaptable.