Tema de hoy: Condiciones y recursos Condiciones y recursos. Definiciones Características de las condiciones y recursos Rangos de tolerancia y nicho ecológico.

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1 Tema de hoy: Condiciones y recursos Condiciones y recursos. Definiciones Características de las condiciones y recursos Rangos de tolerancia y nicho ecológico Respuestas frente a la intensidad de las condiciones Nicho ecológico y rango de distribución. Modelos de nicho Efectos de las condiciones según la distribución temporal y duración. Distintos tipos de respuestas frente a condiciones extremas Mecanismos de respuestas frente a las condiciones Aplicaciones del conocimiento de las condiciones Isoclinas de crecimiento según recursos limitantes Tipos de recursos. Interacciones entre ellos

2 ECOLOGIA: INTERRELACIÓN DE LOS ORGANISMOS CON SU MEDIO. temperatura humedad Otros individuos alimentos refugios luz Medio ambiente Individuo Condiciones : características físico químicas del ambiente que determinan donde puede vivir un individuo: sobrevivir, crecer o reproducirse Recursos: son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse. El uso por un organismo los hace indisponibles para los otros.

3 Condiciones: factores del medio ambiente que influyen el desenvolvimiento de los individuos Temperatura, pH, salinidad No son consumidas. Pueden ser modificadas por los organismos  Movimiento de abejas aumenta la temperatura de la colmena  Pisoteo de ganado cambia aireación y compactación del suelo  Lombrices cambian aireación del suelo  Árboles cambian condiciones de insolación  Desechos de organismos cambian pH del agua o suelo

4 Recursos: son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse Son consumidos, o el ser utilizados por un individuo los hace indisponibles, al menos temporalmente, para otros individuos Pueden generar competencia Se caracterizan por su abundancia y disponibilidad Proveen energía para las funciones vitales. Proveen materiales para construir las estructuras de los seres vivos. Satisfacen otras necesidades, como refugios, sitios de nidificación

5 ¿Condición o recurso? Pasto, árbol, aire, vacas, luz Árboles, sombra, viento, tierra volando

6 Condición ambiental Medio interno Individuo Barrera Homeostasis: Mantenimiento de un medio interno constante. Monitoreo Regulación Interacción de los individuos con el medio Puede fluctuar cte

7 unicelulares Mamíferos, aves Insectos, anfibios, reptiles Independencia delmedio externo < > Constancia del mediointerno El control del medio interno varía según los organismos La necesidad de mantener un medio interno constante influye sobre las condiciones y recursos que permiten sobrevivir

8 Rango de tolerancia: rango de intensidades de una condición o tipos y disponibilidades de un recurso donde los individuos de una especie pueden al menos sobrevivir Nicho ecológico de la especie según Hutchinson: rangos de las condiciones y recursos, ESPACIO MULTIDIMENSIONAL donde se puede mantener una población viable Rango de tolerancia + húmedo+ seco + frío + cálido Rango de tolerancia Nicho ecológico y rangos de tolerancia Nicho ecológico

9 Hábitat de la especie (Elton 1927) Función o papel que cumple en el ecosistema (Grinnell 1917) Concepciones anteriores del nicho ecológico

10 La interacción con otros individuos afecta el uso de los recursos y el espacio (con las condiciones asociadas) Una especie puede utilizar un rango más amplio de condiciones y recursos cuando está sola que en presencia de competidores o depredadores Nicho pre interactivo > Nicho post interactivo Alimento Agua Refugios Se asume que las distintas dimensiones del nicho son independientes

11 Problemas del Nicho Hutchinsoniano 1- Supone que todos los puntos dentro del hipervolumen tienen la misma probabilidad de supervivencia de la especie 2-No todas las combinaciones de factores ambientales son posibles, el nicho entonces es menor que el definido por el hiperespacio 3- El nicho fundamental está definido según todas las variables abióticas y bióticas, pero el realizado se basa principalmente en relaciones de competencia. (Algunos autores incluyen en el realizado el efecto de la depredación y otras interacciones)

12 - ¿Qué pasa con el nicho post interactivo respecto al fundamental pre interactivo si las interacciones entre especies son positivas? Agua Alimento Nicho realizado Nicho fundamental Ampliando la visión de nicho de Hutchinson Ejemplo: asociación de plantas con bacterias fijadoras de nitrógeno les permite vivir en suelos pobres en nitrógeno, en ausencia de bacterias tendrían nicho más chico Nicho fundamental: Donde podría existir Nicho realizado: donde realmente existe

13 ReproducciónCrecimientoSupervivencia + húmedo+ seco + frío + cálido Dentro del espacio del nicho hay valores que son más favorables que otros para el desempeño de los individuos de la especie

14 Reproducción Crecimiento Supervivencia Desenvolvimiento de los individuos Intensidad de la condición Respuesta de los individuos a distintas intensidades de una condición El óptimo se encuentra en valores intermedios

15 Desenvolvimiento de los individuos Intensidad de la condición S C R El óptimo se encuentra a intensidades mínimas Sustancias tóxicas

16 Metales pesados como Cu, Fe. Son necesarios en pequeñas cantidades (micronutrientes) En altas concentraciones son tóxicos Intensidad de la condición El óptimo se encuentra a bajas intensidades de la condición Desenvolvimiento de los individuos

17 El nicho de una especie determina donde va a estar presente A gran escala: Distribución geográfica A escalas menores: Uso de hábitat La especie se distribuye desde el sur este de Venezuela hasta la Provincia de Entre Ríos en Argentina. Utiliza ambientes anegables con alta cobertura vegetal. Se alimenta de insectos y pequeños invertebrados

18 ¿Cómo podemos conocer el nicho de una especie? ¿Por su distribución? ¿Por su fisiología? ¿Por su comportamiento? Biodiversity Informatics, 3, 2006, pp. 59-72 USES AND REQUIREMENTS OF ECOLOGICAL NICHE MODELS AND RELATED DISTRIBUTIONAL MODELS A. TOWNSEND PETERSON Natural History Museum, The University of Kansas, Lawrence, Kansas 66045 USA E-mail town@ku.edu Abstract.—Modeling approaches that relate known occurrences of species to landscape features to discover ecological properties and predict geographic occurrences have seen extensive recent application in ecology, systematics, and conservation. A key component in this process is estimation or characterization of species’ distributions in ecological space, which can then be useful in understanding their potential distributions in geographic space. Hence, this process is often termed ecological niche modeling or (less boldly) species distribution modeling. Applications of this approach vary widely in their aims, products, and requirements; this variety is reviewed herein, examples are provided, and differences in data needs and possible interpretations are discussed.

19 EFECTOS DE LAS CONDICIONES Dependen Intensidad Distribución en tiempo No es lo mismo un día frío que una semana continua. No son lo mismo dos horas diarias de frío, que 20 horas de frío ¿Por qué? Generan respuestas que tienen un costo Duración Generan respuestas que pueden ayudar a sobrevivir Del organismo

20 Las condiciones pueden actuar como ESTÍMULO o INDICADORES de cambios que se avecinan en el ambiente. Las condiciones pueden afectar las relaciones entre individuos: si un individuo se encuentra en su óptimo, va a tener ventaja sobre otro que esté en el límite de su rango de tolerancia Especie A Especie B desenvolvim iento Intensidad de la condición Acortamiento de días Migración de aves Lluvias Germinación de plantas temperaturaFloración

21 TOLERANCIA: el organismo se mantiene reduciendo los niveles metabólicos. Respuestas de los organismos frente a condiciones adversas Coníferas del hemisferio norte. Reducen la fotosíntesis en invierno, pero no la suspenden del todo. Los mamíferos interrumpen la reproducción y su actividad.

22 ESPECIALIZACIÓN: Existen adaptaciones particulares. EVITAMIENTO: Los organismos evitan determinadas condiciones, a través de la migración, de pasar las etapas desfavorables en forma de semillas o formas de resistencia. bacterias termófilas peces de agua salada roedores de salinas Plantas de desiertos ¿Qué significa extremo? Aves migradoras Plantas anuales Formas de resistencia: huevos, pupas, esporas

23 Las respuestas adaptativas de los organismos frente a las condiciones ambientales pueden ser de distintos tipos: FISIOLÓGICAS, MORFOLÓGICAS, COMPORTAMENTALES Fisiológicas Funcionamiento de riñones Uso de agua metabólica Grasa parda Mecanismos contra corriente Hibernación y torpor

24 Flujo contracorriente Figura: Townsend, Harper, Begon. 2000. Essentials of Ecology. Blackwell Science Variación de la temperatura corporal en animales que hibernan

25 Pelaje Depósitos de grasa Forma corporal Tamaño corporal Tamaño extremidades Forma de hojas Tamaño de hojas > S/V < S/V Luz Sombra Adaptaciones Morfológicas Tempe ratura Luz Agua

26 >latitud, temperatura Variación de tamaños de especies de pingüinos según la latitud Regla de Bergmann: Tamaño corporal aumenta en especies o géneros de temperaturas más frías Adaptaciones Morfológicas >Tamaño implica menor relación superficie/volumen > Tamaño implica menor superficie de pérdida de calor en relación al producido

27 Regla de Allen: Tamaño de extremidades se achica en especies o géneros de temperaturas más frías Adaptaciones Morfológicas

28 Respuestas comportamentales Comportamiento social Uso de cuevas Asolearse Movimientos Migraciones

29 Lagartija carpetana. Vive en zonas montañosas de España La temperatura corporal media es de 29,4 ºC La velocidad de carrera se maximiza a 34,5 ºC Usa heliotermia y tigmotermia para mantener la temperatura Cambia de posición para aumentar la incidencia de los rayos solares

30 El conocimiento del efecto de las condiciones ambientales sobre distintos tipos de organismos ha permitido al hombre: Definir tierras aptas para cultivo. Por ej: Mapas del INTA de acuerdo a precipitación y temperatura Elaborar mapas de riesgo de transmisión de enfermedades. Ej: para dengue, Chagas, hantavirus Manejar tiempos de producción. Ej: floricultura Generar condiciones de cría o cultivo. Ej: invernáculos

31 Grupo de Estudio de Mosquitos. Depto EGE. FCEN. UBA Relación entre el tiempo de desarrollo de los estadios inmaduros del mosquito Ochlerotatus albifasciatus y la temperatura

32 Condiciones de temperatura aptas para A. aegypti T·mínima>0·C T máxima<40·C T media diaria =20·C Tesis Licenciatura en Ciencias Biológicas. A. Carbajo

33 Altura, demografía y distribución de A. aegypti Tesis Licenciatura en Ciencias Biológicas. A. Carbajo Demografía: >10 hab/km 2 Altura <3000 m

34 Crecimiento en función de recursos limitantes Agua Zona de decrecimiento por falta de nitrógeno Zona de decrecimiento por falta de ambos Zona de decrecimiento por falta de agua Nitrógeno Isoclina para aguaIsoclina para nitrógeno Isoclinas de equilibrio: puntos de crecimiento 0

35 R1 R2 Interacción recurso- organismo Punto de oferta Vector de renovación Vector de consumo Vector renovación Vector consumo

36 RA RB Punto de oferta Renovación Consumo Dos recursos limitan el crecimiento de una especie La especie requiere más RA 1 2 La especie está más limitada por RB La especie está más limitada por RA isoclina

37 R1 R2 ¿Cuál de los recursos se requiere más para crecer? Punto de oferta ¿Cuál de los recursos es más limitante de acuerdo al punto de oferta? R1 R2

38 R1 R2 ¿Cuál de los recursos se requiere más para crecer? Punto de oferta ¿Cuál de los recursos es más limitante de acuerdo al punto de oferta? R2

39 Interacciones entre recursos Recursos Esenciales: la presencia de uno no influye sobre la necesidad del otro, ambos son necesarios R1 R2 Las plantas necesitan Carbono y Nitrógeno Animales necesitan Oxígeno y Hierro El crecimiento depende de cada uno en forma independiente

40 Interacciones entre recursos Recursos Esenciales: la presencia de uno no influye sobre la necesidad del otro, ambos son necesarios R1 R2 Recursos Perfectamente Sustituibles: se sustituyen exactamente R1 R2 Isoclina de crecimiento 0 No hay crecimiento Hay crecimiento Isoclina de crecimiento 0 No hay crecimiento Hay crecimiento

41 Recursos Perfectamente Sustituibles: se sustituyen exactamente R1 R2 Un recurso puede reemplazar al otro No necesariamente son iguales Sólo R1 Sólo R2 Trigo o avena para pollos Carne de cebra o antílope para león R1+R2 Si se consumen juntos es necesaria menor cantidad de cada uno

42 Recursos sustituibles complementarios: necesita menor cantidad total si se consumen a la vez Para alcanzar el crecimiento si se consumen juntos los dos recursos es necesaria menor cantidad de cada uno y menor cantidad total Humanos alimentándose de arvejas y arroz que proveen distintos aminoácidos

43 Recursos antagonistas: cuando son consumidos juntos se requiere una cantidad total mayor para poder crecer 5 3 4 5<(4+3) Zona de crecimiento Tóxicos que actúan en forma sinérgica. Si se consumen por separado no producen efecto tóxico Al consumirse juntos la cantidad de cada uno es menor pero la cantidad total necesaria es mayor que si se consumen por separado R2 R12 5

44 Inhibición: los recursos se vuelven inhibidores del crecimiento a altas concentraciones R1 R2 C No C Desenvolvimiento de los individuos R Micronutrientes que a altas concentraciones son tóxicos