adaptacion, Apuntes de Ingeniería Agronómica

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Tema ADAPTACIÓN 88 patatas (Solanum sp.) de las "montañas andinas. 1. Diversidad y biodiversidad, 1.1. expresión de la biodiversidad 1.2. interacción entre especies y perturbaciones. 2. Variación genética 2.1, variación genética y agricultura 2.2. ley de Hardy-Weinberg y reservorio genético Diversidad y biodiversidad Biodiversidad (o riqueza de especies) es el número total de especies que contiene un ecosistema o catálogo de todas las especies vivas presentes en un ecosistema. La biodiversidad se define como "la riqueza de vida en la tierra, los millones de plantas, animales, microorganismos, genes que estos contienen y ecosistemas que todos ellos crean en los diferentes entornos de vida” La diversidad genética constituye una parte importante del concepto de biodiversidad. Diversidad es la abundancia relativa de las distintas especies en un ecosistema, es decir, de las especies presentes, cuales son abundantes y cuales son raras. La desigual abundancia de especies obedece a que para que todo funcione es necesario que no todas las especies sean igual de abundantes. La diversidad refleja el funcionamiento del ecosistema. PA, | [N CODIGO Al SA Se utilizan varios índices de diversidad diferentes: i) Indice de Shannon-Weaver o índice de diversidad general: H'= -2pi log, pi piz número de individuos de la especie ¡/ número total de individuos. Ss: húmero de especies de la comunidad. H' max. = log, s La diversidad (H”) se expresa en bits/individuo. ii) Inverso del índice de dominancia de Simpson: H= 1/7 Epi? El índice de Simpson o índice de predominio o dominancia (D=*pi?) indica si hay especies dominantes en el ecosistema. Dmax. = s iii) Equitatividad E=D / Dmax. *Indice de Margalef: H=LnS/InN S es número de especies, N es número de individuos. Se usa poco pero es intuitivo: la diversidad será máxima (1) cuando todos los individuos pertenezcan a distintas especies, mínima (0) cuando todos los individuos pertenezcan a la misma especie. No existen índices de diversidad total del ecosistema, ya que hay muchas especies y serían necesarios muchos especialistas de los diferentes grupos de los seres vivos. Lo más común es que se estime a diversidad por grupos: plantas, insectos, aves,.. Lo que ocurre es que cuando la diversidad es alta para un grupo, suele serlo para el resto. Por ejemplo, si la diversidad de plantas es alta, también lo es la de insectos y aves que utilizan estas plantas como alimento, refugio,.. Interacción entre especies y perturbaciones Las especies dentro del ecosistema interactúan constantemente. Como resultado unas disminuyen y otras aumentan, cambiando la diversidad. La diversidad es una medida resumen de que interacciones se están dando en el ecosistema. -Perturbaciones de baja intensidad Si una perturbación sólo elimina parte de la biomasa (pisadas, caída de árboles,..), evitará la dominancia si destruye más a la especie dominante, pues evita que esta crezca lo suficiente como para eliminar a sus competidores. En la figura anterior se muestra la relación existente entre la carga ganadera y la diversidad de los pastos herbáceos en Israel. La mayor riqueza en especies se encuentra con cargas intermedias. El pastoreo mantiene la diversidad de la vegetación cuando se mantiene una carga ganadera adecuada. Esta carga adecuada es A diferente para cada sn ecosistema en función de su productividad e historic pasada. S anuales /1000 m? Moderado Fuerte Presión de pastoreo -Factores externos al ecosistema: tamaño y distancia El estudio de la diversidad de especies en islas de distinto tamaño y a distinta distancia entre ellas y del continente muestra que el número de especies en una isla depende de su tamaño: cuanto más grande, más especies tiene. ys La causa reside en que cada especie necesita tener un número mínimo de individuos para poder subsistir, y por tanto un nivel mínimo de recursos. Si la isla es pequeña tendrá pocos recursos que habrá que repartir. El número de especies depende también de la distancia de la isla a otras islas o al continente. Cuanto más lejos menos especies. La causa está en que las especies se dispersan mal. Si la isla está muy lejos, muchas especies que potencialmente podrían vivir allí , no lo hacen porque no pueden llegar. En lugares muy aislados el número de especies puede aumentar por evolución y diversificación de las presentes, pero este es un proceso muy lento. Biodiversidad y función del ecosistema Durante los años 1950-1960 se estableció la hipótesis de que la biodiversidad confiere estabilidad a los ecosistemas, entendiendo como tal la capacidad del ecosistema de mantenerse igual a si mismo ante perturbaciones y variaciones del ambiente. Se suponía que las perturbaciones deberían afectar menos a los ecosistemas con mayor biodiversidad, ya que al tener muchas especies habría muchas cadenas tróficas alternativas y la destrucción de una parte de ellas por una perturbación no detendría el flujo de energía. También se suponía que el tener muchas especies en cada nivel trófico debería hacer menos variable la producción de éste ante las variaciones del ambiente, ya que si hay muchas especies la disminución de la producción de especies desfavorecidas por las condiciones ambientales se vería compensada por el aumento de la producción de las especies favorecidas, mientras que si hay pocas especies estas fluctuarían con las condiciones ambientales. Tilman (1996) probó esta hipótesis de forma experimental estudiando la relación entre diversidad de plantas en prados y variabilidad en la producción primaria entre dos años con clima muy diferente. Se suponía que cuantos más especies tuviera ur prado menos debería variar la producción. Los resultados apoyaron esta idea. : Esto indica que es necesaria cierta biodiversidad para mantener la producción primaria relativamente constante, pero no es necesaria una alta Biomasa 1988/Biomasa 1986 0 Santes de la sequía biodiversidad para que esto suceda. Figura 12.0. Rel enla producción entr Revisiones posteriores (Capin et al., 2000) muestran que las funciones del ecosistema no dependen del número de especies sino de las características de las especies presentes. Puede haber especies clave que condicionen mucho el funcionamiento del ecosistema y que su falta haga cambiar totalmente sus propiedades. Por ejemplo, el que haya o no haya árboles, micorrizas o especies fijadores de nitrógeno, condiciona la acumulación de biomasa y la producción en los ecosistemas terrestres. Así pues la importancia de la biodiversidad es una cuestión más de calidad que de cantidad (desde un punto de vista productivo). Lo que sucede es que en la mayoría de los casos no se conoce el papel que cumplen muchas especies en los ecosistemas, por los que se prefiere conservar el mayor número posible. Cada célula de un planta posee un número característico de cromosomas. En las células puede haber dos o más juegos (conjuntos de cromosomas). Al número de cromosomas que forma un juego se le llama número básico (x). Estos x cromosomas son diferentes entre sí. Cuando hay dos juegos se dice que la planta ": EXTTTA es diploide, si hay más juegos se dice que es poliploide (tres juegos es triploide, 4 tetraploide y así). En las angiospermas la poliploidía es muy abundante, del 30 al 35%, pero depende de las familias. Tienen un elevado número de poliploides las rosáceas y las gramineas. Y no hay poliploides (o son muy escasos) en las fagáceas (haya y roble) o en las cucurbitáceas. Fragaria x ananassa | (octoploide) Fragaria vesca k (diploide) Fagus sylvatica El trigo tiene miembros con 14, 28 y 42 cromosomas. El número cromosómico básico (x) es 7, así estas especies tienen 2x, 4x y 6x cromosomas. ra Pa A Ec a Peel OS o (7 IVBRIDIZATION NATURAL. HVBRIDIZATION: N AnD an=21) NATURAL POLYPLOIDY Cn=2R ABI) ricm estira (n=42,AABRDD) Figure! possible Fisesoseseral wild and culivaedteraplold sp file ttraploid 7. dicncctr 1D] by ani weed specis,egilos sqmarmosa(20= 13, 1D) gave rise 1 e hexapioid (2 42, AABRDD) specieste) soler o culvatedwbess ovolunon: the diploid(Zn= 13, AA) forms al teu monacoccuar (a vere neral polinated by wee species. ups apetvides(2n= 14,48), abont 10.000 K.C.primiivefarms. The subscquena genre duplicasio o hybrids by nara polyploldy cave ectes(20=25. AAIDI ik Tim dicoevanm(b) amé Trium drum Figure 28); again he natural pollnation Cada gen para un carácter ocupa una posición o locus y los genes que ocupan el mismo locus en diferentes cromosomas (homólogos) se denominan alelos. Estos pueden ser homocigotos si tiene las misma información o heterocigotos si tienen informaciones diferentes. Gene loc! Dominant allele p a 8, E 1 Re Mrs ] [mo 1” TE LI »] P a D Recessivo allele Genotype: PP an Bb Homorygous — Homoxygouz Heterozygous lor recessivo allelo La diversidad genética, origen de las respuestas evolutivas y adaptativas de los seres vivos, es un seguro de vida frente a las modificaciones del medio. Variación genética dentro de una población Una población evoluciona si hay variabilidad. Diferentes formas de un gen (alelos) pueden existir en un locus particular. Un individuo aislado sólo tiene algunos alelos de la población a la que pertenece. La suma de todos los alelos encontrados en una población constituye el pool génico. Este pool génico contiene la variabilidad que producen diferentes fenotipos. slo a X,.030 paro X, y 0.30 pora A, ¿Cómo se mide la variabilidad genética? Los individuos que se cruzan entre si localmente forman una población mendeliana. Para conocer el pool génico de una población hay que contar cada alelo (del locus) de cada individuo de la población. Midiéndolo en todos los individuos se puede determinar las proporciones relativas o frecuencias de todos los alelos de la población. Para estimar esta frecuencia se estudia una muestra de individuos de la población. (la frecuencia alélica varía de O a 1) La frecuencia de un alelo es: p = número de alelos de un tipo / suma de todos los tipos de alelos en la población Por ejemplo: dos alelos A y a Población diploide === 3 genotipos distintos: Aa, aa, AA NAA: n? de individuos homocigotos AA Naa: n? de individuos homocigotos aa NAa: n? de individuos heterocigotos Aa N (número total de individuos) = NAA +NAa +Naa [n? total de alelos A = 2NAA+ NAa n* total de alelos a = 2 Naa+NAa ] p (frecuencia de alelos A) = 2 NAA + NAa/2N q (frecuencia de alelos a) = 2 Naa + NAa / 2 N Población I: 200 individuos diploides NAA = 90 NAa = 40 p = (180 + 40) / 400 = 0,55 Naa = 70 q = (140 + 40) / 400 = 0,45 Población IT: 200 individuos diploides NAA = 45 NAa = 130 p = (90 + 130) / 400 = 0,55 Naa = 25 q = (50 + 130) / 400 = 0,45 Los agentes evolutivos que causan cambios en las frecuencias alélicas y genéticas de la población (desviaciones del equilibrio de Hardy-Weinberg) son: -mutaciones -flujo génico -deriva génica -apareamiento no aleatorio -selección natural.