Ecología de Comunidades

Ecología de Comunidades
Pedro Astudillo Webster

La ecología de comunidades es el estudio de los patrones en la estructura y comportamiento de los diferentes ensambles de especies Una comunidad es el conjunto / ensamble de especies de las poblaciones que ocurren juntas en el tiempo y espacio

El enfoque principal La manera en que las agrupaciones / ensamble están distribuidas La manera en que estas agrupaciones están influenciando las interacciones de las especies Las fuerzas del medioambiente y las propiedades de estas agrupaciones

Colectivo de propiedades Densidad Diversidad de especies Biomasa de la comunidad Productividad

Parasitismo Interacciones entre poblaciones Cooperación Competencia Predación

Competencia Individuos de la misma especie Individuos de diferente especies Implica estar presente en cantidad limitada Que requieren el mismo recurso

Competencia Consecuencia el “fitness” de los individuos que interactúan puede verse reducido Recursos por competir Alimento Luz Agua

Competencia Espacio Vital Sitios para nidificación Acceso a pareja

Competencia Competencia por Interferencia Competencia por explotación Reduce el “acceso” al recurso Interacción frente a frente (lucha abierta) Requerimientos similares

El principio de exclusión competitiva Si dos especies están compitiendo por un recurso limitado G.F. Gause (1934) Una será tan eficiente como para controlar el acceso al recurso Finalmente desplazará las situaciones de encuentro

El principio de exclusión competitiva En Ambientes controlados Ambientes separados No siempre el crecimiento más rápido (desplazamiento) Crecimiento normal de especies Crecimiento más rápido = eficiencia asimilación

Nicho ecológico Según el principio de Gause= sólo especies disímiles pueden existir. En la naturaleza hay especies muy similares coexistiendo en comunidades naturales ¿Cuál sería el grado de similitud que debe existir entre las especies para que sigan coexistiendo? Nicho ecológico

Nicho ecológico El rol / papel que desempeña un organismo en hábitat determinado Está incluyendo muchos más factores que el “estilo de vida” de un organismo El ambiente total y también “el modo de vida” de todos los organismos de una especie en una comunidad

Nicho ecológico Incluye factores como: Organismo se desenvuelven Límites de temperatura

Nicho ecológico Factores físicos Estructura y composición de hábitat

Nicho ecológico Luz

Nicho ecológico Humedad relativa

Nicho ecológico Aspectos del comportamiento Formas de movimiento Ciclos de vida (diarios / estacionales)

Nicho ecológico Cuando existen especies similares, al ser críticos, sus nichos son diferentes. A simple viste podría tratarse de competencia, pero no la hay Estos Factores de terminan la repartición y aprovechamiento de recursos Ejemplo: Especies del mismo grupo funcional . Alimentación diferenciada. Territorialidad. Desplazamiento de caracteres.

El desplazamiento de caracteres Fenómeno por el cual las especies que viven juntas en el mismo ambiente tienden a divergir en aquellas características que se solapan Procesos de adaptación a lo largo del proceso evolutivo Casos de adaptación a la competencia presente

El desplazamiento de caracteres Ejemplo típico: Pinzones de Darwin Especies similares. Varían de tamaño y forma de pico. Esta variación define el tipo y tamaño de semilla que comen

El desplazamiento de caracteres Las diferencias en el pico pueden deberse Presiones selectivas debido a la competencia interespecífica Imposible determinar si es consecuencia de la evolución Adaptaciones a las condiciones locales Nichos que se solapan La evidencia del desplazamiento de caracteres= especies están divergiendo actualmente Configuración del pico = coexistir

Predación Interacción interespecífica que se basa en la caza, muerte y aprovechamiento de una especie por acción de otra Relación PRESA - PREDADOR

Predación Implica el aprovechamiento del recurso “energía” en perjuicio de una especie El paso de energía de la presa al predador Este paso de energía implica el control de las poblaciones Aquellos organismos que obtienen recursos más eficientemente dejen la mayor descendencia Aquellos organismos que eviten la predación tengan mayor descendencia

Predación Los organismos involucrados en esta interacción están comprometidos en un constante “ajuste” Evitar la predación Predación más eficiente

Predación Evitar la predación Más ágiles en el escape Respuestas en la técnica Menos obvios en el medio Respuestas de localización Técnicas de persuasión Respuestas de disuasión Técnicas de agregación Respuestas de disuasión

Predación NICOTINA

Predación

Predación y dinámica de poblaciones Herbívoros Consumidores superiores Parasitismo

De la misma forma los herbívoros mantienen la riqueza de especies Al igual que un jardinero intenta mantener la “riqueza” de un jardín.

Sin la presencia de la herbivoría Las especies más vigorosas Herbívoros Los individuos más vigorosos Aún así las plantas hayan llegado a su crecimiento total, solo se sustentarían aquellas que el mayor “vigor” sin el efecto de la hervbívoria

Aseguran que todas los individuos vegetales tengan “más o menos” la misma posibilidad de crecimiento Herbívoros especialistas disponen de especies puntuales Esta predación permite, también, la coexistencia entre especies Las densidades se reducen de algunas o todas las especies a niveles en que la competición está relativamente insignificante Disminuyendo el efecto de exclusión por competencia

Herbívora selectiva Mayor diversidad si las “presas” blanco son competitivamente dominantes Las comunidades ricas en especies se han mantenido por el pastoreo continuo, ya que fue las especie en competencia dominantes, que fueron más severamente pastoreadas Jones 1933

Consumidores superiores Enfermos Condición Física Disminuida Débiles La predación (presión sobre los herbívoros) Grupos de Edades Afectar la estructura de la población Estrategias

En algunas estaciones, los animales muertos por el puma (50%) padecían enfermedades Incidencia real del 2%

En casos extraordinarios, efectivamente, los predadores reducen las poblaciones

En Sistemas Biológicos Depende de la disponibilidad y de la elección de la presa

1 Predación excesiva disminuye la densidad de la presa La población del predador, altamente dependiente de la presa, se reduce La reducción de la población de predadores permite que la densidad de la presa aumente

2 La población del predador está sometida a ciclos En el nacimiento Factores limitantes Relación ecosistema Disturbio 5, 10, 15 años… Baja la densidad del predador y consecuencia sube la de la presa

3 La población de la presa está sometida a ciclos En el nacimiento Factores limitantes Relación ecosistema Disturbio 5, 10, 15 años… Baja la densidad de la presa y consecuencia baja la de la presa Los ciclos son independientes, y a momentos las fluctuaciones también lo son

PREDACIÓN Afectar Ocasionalmente pudiendo “eliminar” especies presa

Sistema biológico “15” especies presa

Remoción PREDADORES “15” especies “8” especies Especies clave Aumento en la dominancia de mejillones, por el espacio vital. Diversidad Reducción de la competencia

Reducción de la competencia Herbívoros, mantiene la diversidad florística de las plantas anuales Al excluir, la competencia de la gramíneas

Parasitismo Aprovechamiento de una especie en perjuicio de otra, sin embargo la condición final de muerte y/o pérdida no la define, del todo, el parásito Vulnerables a elementos

El éxito de un parásito depende en gran medida de la virulencia VIH ÉBOLA Un parásito llegara a matar a todos sus hospederos, del cual está adaptados, entonces también muere

Hay un correlación entre la patabilidad del predador y el crecimiento de la presa Gasto en recurso Incrementar las defensas “amenazas químicas” Reduzca las tasa de crecimiento y reproducción

Consumidores generalistas (primarios y/o superiores) Mantienen , en parte, los niveles de diversidad de la comunidad, al eliminar la competencia por exclusión Los patrones de densidad/abundancia de predador y presa Fluctúan en función de factores dependientes e independientes (especie, fisiología y medio)

El rol de los predadores y parásitos en la estructura de la comunidad Muy probablemente menos significante que los factores físicos y químicos del ambiente Los efectos de los animales de una comunidad a menudo se extienden mucho más allá de las debidas a la “cosecha” de sus presas. Creando espacio para otras especies / individuos que pueden tomar su lugar

Los animales más grandes introducen un mosaico de parches ricos en nutrientes, como resultado de la excreta y la generación de espacio vital En este tipo de actividades se sustenta el equilibrio El predador es uno de los muchos agentes que sostiene el equilibrio en la comunidad Este tipo de perturbaciones “sostiene” la comunidad

SIMBIOSIS Asociación íntima y de largo plazo entre dos especies El beneficio = obtención de recursos para ambas especies

SIMBIOSIS LIQUENES Hongo (micobionte) Alga verde / cianobacteria (ficobiote) Requerimientos simples Luz, aire y algunos minerales

SIMBIOSIS LIQUEN Hongo aporta protección, sustrato y evita la desecación Alga / cianobacteria aporta como un organismo fotosintético Permiten un mejor aprovechamiento de agua, luz y la eliminación de sustancias perjudiciales.

SIMBIOSIS Mutualismo Beneficio Mutuo Comensalismo Beneficio Direccional (no implica daño) Anelidos & Cangrejos (“u”) Beneficio Direccional (implica daño) Parasitismo

MUTUALISMO En teoría “todos los organismo eucariotas debemos nuestro origen al mutualismo” Lynn Margulis 2500 ma. Atmósfera rica en oxígeno = actividad fotosisntética (cianobacterias). Ciertas células procariotas adaptaron para utilizar el oxigeno como carburante.

Lynn Margulis Gran ventaja a las células aérobicas. En algún momento estas células fueron fagocitadas (sin digestión). Generando asociaciones mutualistas y favorecidas por la selección natural. Las células procariotas hallaron protección y algunos nutrientes. Las células hospederas obtenían recurso provenientes de la capacidad de generar energía de las anaerobias. Colonizar nuevos ambientes y las antiguas procariotas evolucionaron en mitocondrias.

MUTUALISMO MICORRIZAS Hongo (cigomiceto) Raíz Transforman los minerales y materia orgánica = asimilables y transporte Azúcares, aminoácidos, sustrato 80% de las familias

Ligamaza

Anémonas y el pez payaso Anémonas y cangrejo ermitaño Tipos de servicio Servicio - Recurso Servicio - Servicio Recurso - Recurso

A gran escala, las comunidades frecuentemente se observan en equilibrio Algunas especies permanecen durante muchas generaciones en grandes porciones de espacio LOCAL Las comunidades y las poblaciones no están en equilibrio ¿Qué determina la cantidad de especies? ¿Qué factores sustentan los cambios en la comunidad en el tiempo?

Modelo biogeográfico de islas R. Mac Arthur & E. O. Wilson (1963) En las islas, debido al tamaño y al aislamiento, los procesos naturales (ecología y evolución) Laboratorios Naturales Islas pequeñas = Modelo para explorar factores en la composición y estabilidad de la comunidad

Modelo biogeográfico de islas Hipótesis = La cantidad (número) de especies en una isla dada permanece constante a través del tiempo, sin embargo, dichas especies se encuentran sometidas a cambios continuos Equilibrio de la biogeografía de islas Equilibrio= tasa de inmigración y la tasa de extinción local

La tasa de inmigración disminuye a medida que más especies llegan a la isla. Porque las especies existentes estarán mejor establecidas y mejor adaptadas.

La tasa de extinción se incrementa más rápido cuando hay un aumento de especies por el aumento de la competencia interespecífica

Aunque la cantidad de especies este en equilibrio, su composición es dinámica, una especies se extingue puede ser reemplazada por otra

Wilson & Simberloff Seleccionaron islotes pequeñas (Florida) Contaron el número de artrópodos en cada una Extinguieron especies = Plástico + Pesticidas (Manteniendo la vegetación)

Wilson & Simberloff Monitorear el proceso de recolonización desde el continente a los islotes El número de especies nuevas tendió a ser igual (no difiere) al número de especies previo a la extinción

Wilson & Simberloff La composición de especies, fue, ampliamente distinto a la composición previa Al alcanzar el equilibrio, la composición sigió cambiando, las tasas de extinción e inmigración estables y la riqueza también

Importancia El tamaño de la isla Distancia a la fuente (continente) Recursos Colonizadores

Tasas de extinción más altas Las islas pequeñas alcanzan el equilibrio con un número menor que las grandes Islas distantes tienden a tener menos especies que las cercanas al continente Tasas de inmigración bajas

La perturbación media Diferentes comunidades varían ampliamente en la diversidad de especies que los integran Selvas tropicales Arrecifes de coral Entre los ecosistemas más diversos

La perturbación media No hace mucho se sugería que la composición específica era relativamente constante Alta diversidad esta en función de la estabilidad Asociado a un estado de equilibrio primario

La perturbación media La gran diversidad es una función de la frecuencia y de la magnitud de las perturbaciones a las que están sujetas

Claros en un bosque Originadas por: Tormentas, rayos, incendios, aluviones, invasiones masivas de insectos

Fragmentos de coral Originadas por: Ataque de predadores, olas, tormentas tropicales, flujos de agua dulce

La perturbación media Poco después de la perturbación, las áreas abiertas (disponibles) son invadidas por nuevas especies, básicamente en sus formas inmaduras (semillas, larvas, gametos, esporas)

La perturbación media La diversidad de especies está determinada por la frecuencia de las perturbaciones ambientales La frecuencia es muy baja o muy alta la diversidad tiende a ser menor La frecuencia es intermedia la diversidad tiende a ser alta ¿Sucede lo mismo con la magnitud?

La perturbación media Áreas recién colonizadas Al inicio la diversidad de especies es baja Especies próximas al borde de la perturbación son las que pueden “aproximarse” Consecuencia puede cambiar la composición, integrando nuevas especies que soporten estas nuevas condiciones

La perturbación media Perturbaciones Especies que pueden invadir, madurar y reproducirse antes que ocurra la próxima perturbación Alta frecuencia A medida que el intervalo de perturbaciones se incrementa la diversidad también lo hace Las especies excluidas por perturbaciones frecuentes (lentas para madurar y/o capacidad de dispersión lenta) disponen de una oportunidad de colonizar Si el intervalo se incrementa demasiado la diversidad tiende a bajar

La perturbación media ¿Cuál es le factor principal para la declinación? Competencia interespecífica Aún especies competitivamente iguales, solo aquellas resistentes a eventos de perturbación, predación y enfermedades dominaran la comunidad

Sousa Mayor riqueza específica

Sucesión Ecológica Los cambios que ocurren en la composición de la comunidad Luego del fenómeno de perturbación Observaciones sugieren= Recolonización por especies vegetales de corta vida (helechos)

A su vez son reemplazadas por especies de ciclo de vida más largo A medida que la composición vegetal cambia también lo hace la vida animal

Sucesión Ecológica Campo de cultivo desnudo Luego de la agricultura Del propio cultivo 1. Especies disponibles en el banco del suelo Excluidas por la competencia 2. Por aquellas que pueden llegar desde las cercanías

Sucesión Ecológica Rolando J.C. León Sucesión en la pampa Argentina Maleza de cultivo Primeros 15 años Especies forrajeras,

Sucesión Ecológica La recuperación de especies nativas estaría limitada Tolerancia a los factores de perturbación (luz, suelo, humedad predación) Distancia a la fuente Modelo de reemplazo de especies, dónde unas abren el camino para otras Sumatoria de sucesiones continuas CLIMAX (F.E. Clements 1916) Facilitación

Sucesión Ecológica Connell & Slatyer (1977) Proceso de sucesión Tolerancia Inhibición

Sucesión Ecológica Inhibición En primeras instancias las especies evitan –no ayudan- a la colonización Se ejerce presión sobre los colonizadores por parte de las últimas especies por llegar Nueva presión o hasta una nueva perturbación

Sucesión Ecológica Tolerancia En primeras instancias las especies no inhiben ni facilitan la colonización de las últimas La presencia de especies en cada etapa asociada a la capacidad de tolerancia y adaptación a las condiciones físicas y disponibilidad de recursos Estos modelos no son excluyentes, sino operan de forma simultánea entre las especies y trascienden en función del grado de sucesión

Sucesión Ecológica Sousa Sucesión de algas pequeñas Liberación de algas Colonización Raspados

Sucesión Ecológica Primeros colonizadores algas verdes (Enteromorpha) Primeros colonizadores algas verdes (Ulva) Crecimiento rápido y en poco tiempo ocuparon los espacios de las rocas

Sucesión Ecológica Algas Pardas Algas Rojas Organismo dominante alga roja (Girartina)

Sucesión Ecológica

Girartina Ulva Inhibición AlgasPardas y Rojas Intermedias

Fuerte predación y altas tasas de mortalidad

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