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Ecolog´ıa I 2. El individuo contra el medio
1. Introducci´on a la ecolog´ıa
1.1. Definici´on de ecolog´ıa
Haeckel: La ecolog´ıa estudia las relaciones de los seres vivos con su medio. Pianka: Relaciones de organismos y factores f´ısicos y biol´ogicos que les afectan o estan influidos por ellos. Lykens: Biolog´ıa de los ecosistemas. Revista Ecology: Disciplina cient´ıfica que trata sobre las relaciones de los organismos con sus ambientes pasados, presentes y futuros. Estas relaciones incluyen respuestas fisiol´ogicas de los individuos, estructura y din´amica de las poblaciones. Interacciones entre especies, organizaci´on de las comunidades y flujos de materias y energ´ıa de los ecosistemas.
1.2. Niveles de organizaci´on
Mol´ecula - C´elula - Organismo∗^ - Poblaci´on∗ Comunidad∗^ - Ecosistema∗
Organismo: Unidad b´asica de la ecolog´ıa. Unidad m´ınima con vida en el medio ambiente. Poblaci´on: Conjunto de organismos de la misma especie que habita un ´area determinada en un momento determinado. Comunidad: Conjunto de poblaciones de especies diferentes de animales y plantas que habitan e interactuan en un lugar o biotopo determinado. Ecosistema: Biocenosis + medio en el que se desenbuelve y las relaciones entre los seres vivos y de estos con los factores abi´oticos que constituyen el medio f´ısico. Biosfera: Agregaci´on de todos los ecosistemas.
1.3. La escala en ecolog´ıa
Hay que tener en cuenta las escalas temporal y espacial. Es habitual que al aumentar la escala de tiempo tambi´en aumente la escala espacial. No todos los procesos ecol´ogicos act´uan a la misma escala, se pueden generar patrones.
Sistemas (pueden cambiar seg´un la consideraci´on biol´ogica) Abiertos: Intercambio de materia y energ´ıa. Cerrados: No intercabio de materia y eneg´ıa. Control de variables
Escala temporal
Escala espacial
Realismo Repetibilidad
Experimentos de laboratorio
Alto Baja Baja Bajo Alta Experimentos de campo
Medio Baja Baja Bajo/Medio Media/Alta Cambios natura- les repentinos
Bajo Alta Alta Alto Baja Cambios natura- les graduales
Bajo Alta Alta Alto Baja Modelizaci´on Alto Alta Alta Bajo Alta
Lo ideal ser´ıa un gran control de las variables, una gran escala temporal y espacial, un gran real´ısmo y una gran repetibilidad.
1.4. Caracter´ısticas de un sistema
Estructura:
Elementos (organismos).
Interacciones. Dimensiones. tama˜no, lugar, duraci´on.
Funcionamiento:
Flujos: Intercambios de materia, energ´ıa o informaci´on por interacciones. Realimentaciones: Resultado de un proceso interviene en su inicio: ◦ Positivas: resultado del proceso se incrementa. ◦ Negativas: resultado del proceso cambia el sentido del proceso. Controles: intervienen en la interacciones. Retardos: Unos procesos m´as lentos que otros.
El ecosistema es la unidad de flujo de materia y energ´ıa integrados por los organismos, el medio fisico-qu´ımico y las interacciones correspondientes. Para su estudio existen distintos enfoques:
Reduccionista: El todo es la suma de las partes. Si se sabe como funciona cada una de las partes se sabe como funciona el conjunto. Holista: No se puede estudiar los ecosistemas por partes, hay que estudiar el conjunto.
3 o^ Grado en Biolog´ıa i Andr´es Cordeiro Baqueiro
3. Radiaci´ons solar y temperatura Ecolog´ıa I
2. El individuo contra el medio
Ambiente: conjunto de totodos los factores y fen´omenos externos al organismo que influyen en el, pueden ser abioticos (no organismos, f´ısico-qu´ımicos) o bioticos (organismos, cong´eneres y otras especies).
H´abitat: lugar donde viven los organismos. Biotopo: Lugar y variables ambientales. Clima: Valores y variabilidad de los distintos factores ambientales abi´oticos clim´aticos promediados a largo plazo. La duraci´on del plazo depende de su din´amica en el tiempo.
2.1. Tipos de factores ambientales
Seg´un el efecto en la tasa de crecimiento poblacional pueden ser densodependiente, si la tasa per capita no cambia en funci´on del factor ambiental, o densoindependiente, si la tasa per capita depende del tama˜no de la poblaci´on. Seg´un la capacidad de fungible:
Condiciones no pueden ser consumidos por el organismos aunque los organismos pueden cusar efecto sobre las condi- ciones. Recursos son consumidos por organismos. ◦ Esenciales no pueden ser sustituidos por otros ◦ Sustituibles se pueden remplazar por otros. ◦ Complementarios son sustituibles, al estar ambos no hace tanta falta de ellos. ◦ Antagonistas, los requerimientos de un recurso son mayores en presencia de otro. ◦ Inhibidores recursos esenciales pero t´oxicos en elevadas concetraciones.
Seg´un la variaci´on den el tiempo pueden ser constantes (no varian en el tiempo), ciclicos (varian peri´odicamente) o estocasticos (cambian sin periocidad)
Seg´un la forma de actuar pueden ser directos o indirectos
2.2. Principios generales de acci´on de los factores ambientales
C´omo se establece la importancia de un factor ambiental para un organismo? → Curvas de Tolerancia → el organismo se expone a distintos grados de un factor ambiental y se observa la respuesta cuando se encuentran 2 recursos a la vez → Superficie de Respuesta
Ley del m´ınimo: De los diferentes recursos que pueden limitar la presencia de un organismo en su h´abitat, aquel que se aproxime m´as al m´ınimo requerido sera el que limite su presencia. Ley de la tolerancia: La existencia de un organismo depende de un conjunto de factores ambientales de forma que tanto el d´eficit como el exceso en el nivel de alguno de ellos puede limitar su eficacia biolog´ıca. Principios:
- La amplitud de margenes de tolerancia var´ıa seg´un el factor.
- Los organismos con rangos de tolerancia amplia para todos los factores tienen una mayor probabilidad de distribuci´on.
- Cuando las condiciones no son ´optimas para un factor el rango de tolerancia para los otro puede verse disminuido.
- Los organismos enfrentan el conjunto de factores ambientales a la vez, por lo que a veces aunque puede acceder a h´abitats donde un factor es muy ´optimo no lo hace porque saldr´ıa perjudicado por otros factores.
- La tolerancia a un factor puede cambiar a lo largo de la vida del organismo (fases iniciales de tolerancia m´as estrecha).
2.3. Tipos de organismos seg´un grado de tolerancia a factores
Estenoico: Aceptan un rango de variabilidad estrecho. Eurioico: Aceptan un rango de variabilidad amplio. Conformistas: Modifican las condiciones internas en funcion de las externas. Reguladores: pueden mantener las condiciones internas independientes de las externas.
Un nicho ecol´ogico es un conjunto de condiciones ambientales en la que las funciones biol´ogicas de una especie pueden desarro- llarse y esta asegurada su supervivencia.
3. Radiaci´on solar y temperatura
3.1. Radiaci´on solar
Albedo: Es la radiaci´on reflejada por la superficie. Efecto invernadero: Aumenta la temperatura global.
Andr´es Cordeiro Baqueiro ii 3 o^ Grado en Biolog´ıa
4. Gases y agua Ecolog´ıa I
3.2.1. Cambios de temperatura en medios acu´aticos
En lagos sin turbulencias se pueden formar termoclinas que pueden afectar a la disponibilidad de O 2 , ascenso de nutrientes, sedimentaci´on de part´ıculas o penetraci´on de la luz.
Tipos de lagos seg´un el tipo de estratificaci´on:
Dim´ıctico ⇒ 2 per´ıodos de mezcla.
Monom´ıctico ⇒ 1 per´ıodo de mezcla.
Oligom´ıtico ⇒ Permanentemente estratificado.
Polim´ıctico ⇒ Permannentemente en per´ıodo de mezcla.
Meromixis ⇒ distintas densidades impiden la mezcla.
En el mar la capa superficial → mezcla, entre 200 y 1000 m hay una termoclina permanente y las capas profundad presentan una temperatura baja y constante.
3.2.2. Efecto de la temperatura en los organismos
Crecimiento de individuos: ↑ temperatura, crecimiento m´as r´apido.
Se˜nal o est´ımulo.
Efecto sobre la actividad de los organismos → Endotermos: Mantienen la temperatura corporal. → Enctotermo: No mantienen la temperatura corporal.
Abundancia: tiene efectos sobre la mortalidad y la natalidad.
Formas de actuaci´on de la temperatura:
Procesos f´ısicos y reacciones quimicas: Un aumento delntro del grado de tolerancia acelera los procesos. La temperatura puede generar cambios de estado, densidad y solubilidad.
Estenotermos: Rango de tolerancia estrecho.
Euritermos: Rango de tolerancia amplio.
Ley de Van’t Hoff: Un aumento de 10 oC duplica al doble la actividad enzim´atica.
Q 10 =
R 2 R 1
10 T 2 −T (^1) V T 2 =^ VT 1 ·^ Q
T 1 −T 2 10 10
Tiempo fisiol´ogico: Tiempo necesario para que suceda un proceso teniendo que aumentar la temperatura a la que est´a sometido un organismo → oC· d´ıa
4. Gases y agua
4.1. Agua
La distribuci´on de las precipitaciones sigue un patr´on que junto al de temperaturas generan grandes Biomasas → comunidades vegetales caracter´ısticas por algunas especies.
Los diagramas ombrot´ermicos incluyen los r´egimenes de precipitaci´on y la temperatura.
4.1.1. El hidrodinamismo
Turbulencia: movimientos de agua a peque˜na escala horizontales y/o verticales, contribuyen a la homogeneizaci´on de las variables. Puede ser probocada por objetos, encuentro de 2 masas de auga, viento en la superficie.
Olas: son producidas por el efecto del viento en la superficie. En la costa → efecto mec´anico.
Mareas: son importantes para organismos de zonas costeras. 3 patrones: Diurna (1 alta y 1 baja), Mixta (grandes cambios) o Semidiurna (2 altas y 2 bajas).
Andr´es Cordeiro Baqueiro iv 3 o^ Grado en Biolog´ıa
Ecolog´ıa I 4. Gases y agua
Afloramientos: Movimientos verticales causados por los vientos que soplan en la superficie.
Upwelling: Movimiento de subida de las aguas fr´ıas a lo largo de la costa devido al viento paralelo (a la costa).
Downwelling: Moviento de descenso empujando el agua superficial al fondo.
Remolinos oce´anico (eddies): Encuentro de las aguas c´alidad con aguas f´rias en el borde de las corrientes produciendose ondulaciones de magnitud variable. Transportan orgnismos, generan ambientes y variaci´on de temperatura.
Corientes marinas: Movimiento de translaci´on continuado y permanente de una masa de agua de los oceanos. Las corrientes superficiales transportan calor en latitud y depende de los vientos superficiales y de la rotaci´on. Las corrietes profundas (corriente termohalina) se producen por el hundimiento de aguas fr´ıas y salada (fujo de nutrientes y O 2 ). En los r´ıos las corrientes var´ıan seg´un la altura del agua.
4.1.2. Efecto del agua sobre los organismos
El agua como condici´on:
Habitat de organismos.
Efecto sobre la reproducci´on.
Adaptaciones flotabilidad y desplazamiento. Pleust´on, organismos grandes incluidos en el neuston. Neust´on, organismos que se encuentran en la interfase de agua (Epineust´on e Hiponeust´on).
Adaptaciones al hidrodinamismo. (Ciclos de vida adaptados, estructuras de protecci´on, estructuras de sujecci´on, flexi- bilidad para el arrastre, adaptaciones al intermareal).
Est´ımulo. Hidrot´actismo e Hidrotropismo.
El agua como recurso: → importante en medio NO acu´aticos
Efexto sobre el crecimiento (valores intermedios optimos).
Efecto sobre la supervivencia.
Adaptaciones para evitar la perdida de agua.
Raices > superficie. Plantas crasas o suculentas. Sistremas eficaces y complemen- tarios de captaci´on. Modificaci´ones anatomicas y fi- siologicas de los sistemas excre-
tores. Tegumento. Modificaciones de conducta. Reducci´on de la perdida de agua. Mantenimiento de la temperatu- ra corporal (Hipertermia).
Posibilidad de condensaci´on del agua. Tolerancia a elevados grados de deshidrataci´on. Aprovechamiento del agua me- tab´olica.
Tipos de organismos:
Acuaticos (dentro).
Higrofilos (mucha agua; fuera).
Mes´ofilos (bastante sequedad).
Xer´ofilos (ambientes des´erticos)
Estenohigros: rango de variaci´on de la cantidad de agua bajo.
Eurihigros: rango de variaci´on de la cantidad de agua amplio.
Higroconformistas.
Higrorreguladores o homohigros.
4.2. Salinidad
Salinidad: Cantidad total de material s´olido en gramos, contenido en un kilo de agua de mar cuando todo el carbonato ha sido convertido en ´oxido, el Bromo y el Yodo reemplazados por Cloro y toda la materia org´anica totalmente oxidada.
Existen 2 tipos de sales seg´un su variaci´on en las proporciones. Conservativas (la proporci´on relativa es constante) y NO
Conservativas (cambian sus proporciones, dependen de la actividad de los organismos).
Si hay m´as evaporaci´on que precipitaciones → ↑ salinidad. La diferencia de salinidades influye en el movimiento de las masas de agua.
Salinidad en Lagos: los lagos grandes raramentes son salinos (> aporte que evaporaci´on).
Salinidad en Estuarios: en los estuarios las variaciones son significativas.
Cu˜na salina: m´as salinidad en la profundidad.
Agua bien mezclada: no hay estratificaci´on.
Agua parcialmente bien mezclada: bien meclada en la superficie.
Circulaci´on inversa.
3 o^ Grado en Biolog´ıa v Andr´es Cordeiro Baqueiro
Ecolog´ıa I 4. Gases y agua
4.4.1. Ox´ıgeno (O 2 )
En la atm´osfera: las proporciones de gases no var´ıan per si lo hacen las concentraciones.
En lagos: llega por difusi´on, turbulencia y procesos biol´ogicos. La termoclina supono una ruptura en la mezcla vertical. Lagos oligotr´oficos columna mezclada.
En el mar: elevada concentraci´on en la parte superior. Zona m´ınima de ox´ıgeno (zona de consumo de materia organica y formaci´on de gases de invernadero). Se produce un aumento de la [O 2 ] debida a la circulaci´on termohalina.
En el mar negro: diferencia de densidades debidas a la termoclina y a la picnoclina. ∼ oceanos sin circulaci´on termohalina (Anoxia a 100-200 m).
En sedimentos: en sedimentos acuaticos cuanta menos materia org´anica el ox´ıgeno puede llegar a una mayor profundidad formando una oxiclina. En el suelo, depende de la estructura del suelo, de su contenido en H 2 O y del consumo de los organismos.
4.4.1.1. Efecto de la concentraci´on de O 2 sobre los organismos
El ox´ıgeno como recurso:
Efecto sobre la distribuci´on de los organismos.
Aumento de la mortalidad (↓ [O 2 ]).
Adaptaciiones al d´eficit de O 2 (modificaciones metab´olicas, Area bronquial´ >, difuci´on m´as facil).
Modificaci´ones pra aumentar la captura de ox´ıgeno (aumento de pliegues branquiales, r´ıces a´ereas, tejido aerenquim´ati- co, cirre de valvas).
Tipos de organismos:
Aerobios obligados.
Aerobio/Anaerobio facultativo.
Anaerobio estricto.
Hipoxia.
Suboxia.
Anoxia.
4.4.2. Di´oxido de carbono (CO 2 )
Es el gas de invernadero m´as importante (elevada cantidad).
En la atm´osfera: las proporciones de gases no var´ıan per si lo hacen las concentraciones. Pueden existir leves variaci´ones relaci´onadas con las actividades biol´ogicas.
En el agua: Hay m´as cantidad que en la atm´osfera ya que es mucho m´as soluble. Actua en el sistema carb´onico carbonato regulando el pH.
En lagos: depende de la condici´on y de la cantidad de materia org´anica. Se consume en la zona de fotosintesis y se acomula en el fondo.
En oc´eanos: En verano hay m´as luz y m´as fotos´ıntesis acomulandose en el fondo. En invierno hay menos luz por lo que el CO 2 est´a m´as mezclado.
El pH es determinante en la solubilidad de los carbonatos, a mayor profundidad el pH es m´as acido, el CCD es el punto de compensaci´on de carbonatos.
4.4.2.1. Efecto de la concentraci´on de CO 2 sobre los organismos
El CO 2 como condici´on:
Aumenta el gasto energ´etico (regulci´on de i´ones y regulaci´on ´acido-base.
Regulaci´on sobre la funci´on card´ıaca.
El CO 2 como recurso: incremento sobre el crecimiento de las plantas (Fijaci´on de CO 2 por la biomasa vegetal).
4.4.3. Sulfuro de Hidr´ogeno (SH 2 )
Est´a presente en ambientes naturales (Volcanes, sedimentos...). En ambientes an´oxicos puede proceder de procesos anaerobios. En ´oceanos la concentraci´on NO es elevada pero en algunos Lagos eutroficos se puede acomular en las profundidades.
3 o^ Grado en Biolog´ıa vii Andr´es Cordeiro Baqueiro
6. Individuos y poblaciones Ecolog´ıa I
4.4.3.1. Efecto de la concentraci´on de SH 2 sobre los organismos
El SH 2 como condici´on: es un elemento muy t´oxico para muchos organismos se puede unir a los sitios de O 2 de fotopignmentos y pigmentos de la cadena respiratoria e incluso puede volver el ambiente hip´oxico o an´oxico. Existen diferentes adaptaciones (Metabolismos anaerobios, destoxificaci´on a traves de inhibici´on u oxidaci´on).
El SH 2 como recurso: en aquellos organismos que tienen microorganismos simbiontes a traves de fotosintesis anaerobia y qui- mios´ıntesis aer´obica.
6. Individuos y poblaciones
Poblaci´on: Grupo de individuos de la misma especie que ocupan un lugar determinado en un momento determinado y que puedes, al menos potencialmente, intercambiar informaci´on gen´etica entre s´ı. Es importante el t´ıpo de individuos para el estudiode poblaciones.
Individuos unitarios: individuo definido.
Individuos modulares: Unidades que se repiten a lo largo del organismo (individuo → unidad m´ınima que podr´ıa vivir sola. El Genet es cada uno de los individuos gen´eticamente diferenciado y el Ramet cada una de las repeticiones por las que esta formado un individuo modular (los Ramet son producidos por reproducci´on vegetativa). Plan corporal Caracter´ıstica Unitario Modular Movilidad del adulto Normalmente m´ovil S´esil Crecimiento Normalmente determinado Normalmente indeterminado Forma Normalmente determinado Normalmente indeterminado Formaci´on de clones Rara Muy com´un Mortalidad Dependiente de la edad principalmen- te
Dependiente del tama˜no principal- mente Fecundidad Dependiente de la edad principalmen- te
Dependiente del tama˜no principal- mente Sistema sexual Normalmente dioicos Normalmente hermafroditas Modelo de ciclo de vida Dependiente de la edad (bastante pre- decible)
Dependiente del tama˜no (poco prede- cible)
6.1. Par´ametros poblacionales
Variable: caracteristicas medidas de los individuos de una poblaci´on.
Par´ametro: valores matem´aticos o num´ericos utilizados para describir alguna carcter´ıstica de la poblaci´on.
6.1.1. Densidad poblacional
N´umero de individuos en una superficie o volumen. Si no se puede contar individuos hablamos de biomasa. La densidad puede ser:
Absoluta: N´umero de individuos o biomasa en un ´area o vol´umen.
Relativa: No se conoce el n´umero exacto de individuos pero si se pueden medir algunas variables asociadas a ellos.
Densidad ecol´ogica: N´umero de individuos en la zona que es su h´abitat. Se descartan de la superficie aquellas ´areas en la que la especie no puede establecerse.
6.1.2. Distribuci´on espacial
Area en la que se distribuye una poblaci´^ ´ on (normalmente a mayor tama˜nana ocupan un ´area mayor). Tambien se puede referir a la distribuci´on de unos organismos con respecto a otros.
Al azar: cualquier punto del ´area tiene igual probabilidad de encontrar al individuo distribuci´on de los recursos aleatoria. Individuos → distribuci´on Poisson (S^2 = X ⇒ S^2 /X = 1)
Regular o uniforme: los individuos se repeles unos a otros limitaci´on de recursos. La distribuci´on de los organismos es homog´enea y la posibilidad de encontra un individuo al lado de otro disminuye. (S^2 /X < 1)
Agregados: la probabilidad de encontrar un individuo en el entorno proximo aumenta. Algo lleva a los invididuos a zonas concretas. (S^2 /X > 1)
La distribuci´on espacial puede cambiar seg´un la escala a la que estudiemos la poblaci´on.
Andr´es Cordeiro Baqueiro viii 3 o^ Grado en Biolog´ıa
8. Din´amica poblacional Ecolog´ıa I
Seg´un la obtenci´on de valores pueden ser:
Din´amicas (horizontales): se generan siguiendo una cohortes a lo largo de su vida.
Est´aticas (verticales): usa pseudocohortes, se generan estudiando el n´umero de individuos vivos en un momento deter- minado o el n´umero de individuos que se van muriendo.
7.3. Curvas de supervivencia
Representan el n´umero de individuos vivos a distintas edades.
Tipo I: mortalidad principalmente concentrada al final de la vida.
Tipo II: muertes iguales a lo largo de toda la vida.
Tipo III: mortalidad mayor en etapas iniciales.
A la hora de nombra la edad inicial hay 2 maneras de hacerlo grupo de edad 0, se va a usar edad 0 hasta que se cumple el primer a˜no, o gurpo de edad 1.
7.4. Par´ametros a calcular en las tablas de vida
nx: N´umero de individuos vivos al comienzo de cada periodo x.
dx: Tasa de mortalidad. N´umero de individuos que mueren a lo largo del periodo x. dx = nx–nx+1.
lx: Tasa de supervivencia espec´ıfica hasta un periodo dado (Funci´on de supervivencia): Fracci´on de individuos iniciales (n 0 ) vivos al comienzo del periodo x. lx = nx/n 0.
gx: Tasa de supervivencia espec´ıfica por periodo (Probabilidad de supervivencia): Fracci´on de individuos vivos al comienzo del periodo x que siguen vivos al comienzo del siguiente periodo (x+1). gx = nx+1/nx o gx = lx+1/lx.
qx: Tasa de mortalidad espec´ıfica por periodo: N´umero de individuos muertos durante un periodo en relaci´on a su n´umero al comienzo del mismo. qx = dx/nx o qx = 1 − gx.
kx: Factor k. Poder de muerte: Probabilidad aditiva de muerte. Refleja la intensidad o tasa de mortalidad, ´esta ser´a mayor a mayor K. kx = log(nx/nx+1) o kx = log(1/gx).
Lx: Estructura de edad: N´umero medio de individuos vivos en un periodo. Lx = (nx + nx+1)/2.
ex: Esperanza de vida: tiempo medio que se espera que viva un ejemplar que ha alcanzado una determinada edad.
ex = (
f in∑
i=x
Li)/nx
bx: Fecundidad espec´ıfica por periodo: N´umero medio de hembras nacidas a partir de una hembra durante el periodo x.
R 0 : Tasa neta de reproducci´on (= Tasa de crecimiento poblacional por generaci´on): N´umero medio de hijas producido por cada madre potencial.
R 0 =
f in∑
x=
(lxbx) =
n 0
∑^ f in
x=
(nxbx)
G (= T o Tc): Tiempo de generaci´on: Tiempo medio que transcurre entre el nacimiento de los padres y el de su descendencia.
G =
∑f in x=0(lxbxx) ∑f in x=0(lxbx)
Vx: Valor reproductivo: Descendencia media que se espera se produzca por individuo (hembra) que ha alcanzado una edad (tama˜no) a esa edad y a partir de la misma.
Vx =
f in∑
t=x
lt
lx
· bt =
nx
f in∑
t=x
nt · bt
8. Competencia intraespec´ıfica
La din´amica de poblaciones es el estudio de la evoluci´on de la poblaci´on a lo largo del tiempo en funci´on de sus caracter´ısticas y de los factores ambientales a los que est´a sometido.
Andr´es Cordeiro Baqueiro x 3 o^ Grado en Biolog´ıa
Ecolog´ıa I 8. Din´amica poblacional
Nt+1 = Nt + B − D + I − E
La competencia intraespec´ıfica es la interacci´on de una misma especie por el uso en com´un de un recurso limitado. Disminuye la supervivencia, el crecimiento y/o la reproducci´on de almentos algunos individuos involucrados en la interacci´on.
Competencia de explotaci´on
Todos los individuos sufren por igual la competen- cia.
No suele haber interacci´on directa entre competido- res.
Provoca mortalidad sobrecompensatoria.
Da lugar a grandes fluctuaciones de la poblaci´on.
Competencia de interferencia
No todos los individuos sufren por igual la compe- tencia.
Suele haber interacci´on directa entre los competido- res.
Provoca mortalidad compensatoria.
Tiende a estabilizar la poblaci´on.
8.1. Tasas de cambio
Tasa media absoluta ∆N/∆t
Tasa media realtiva ∆N/(N ∆t)
Tasa instant´anea absoluta δN/δt =
0 crece. = 0 mantiene. < 0 decrece.
Tasa instant´anea relativa δN/(N δt)
Tasa reproductiva neta R 0 = NT /N 0
1 crece. = 1 mantiene. < 1 decrece.
Tasa discreta per c´apita λ = Nt+1/Nt
1 crece. = 1 mantiene. < 1 decrece.
Tasa neta discreta per c´apita R = ∆N/Nt
R = ∆NN
t
Nt+1−Nt Nt =^
Nt+ Nt −^ 1 =^ λ^ −^1
Tasa discreta per capita λ = 1 + R
8.2. Modelo
Representaci´on f´ısica o abstracta de la estructura y funcionamiento de los sistemas reales. Pueden ser te´oricos o emp´ıricos.
Forma de considerar el tiempo: continuo o discreto (especies anuales que solo detectamos en ciertos per´ıodos del a˜no).
Solapamiento de generaciones: con solapamiento o sin solapamiento.
Constancia del par´ametro: costante (no cambia con el tiemo) o variable (cambian a lo largo del tiempo).
Tipo de soluci´on: determinista (´unico valor tiempo) o estoc´astico (varios valores con diferentes probabilidades).
Efecto densodependencia: densodependiente (tasa instantanea relativa al tama˜no de poblaci´on) o densoindependiente.
Tipos de poblaciones: abiertas o cerradas. Existencia de estructura: con estructura o sin estructura.
8.3. Modelo exponencial b´asico
El tiempo es cont´ınuo Par´ametros constantes. Generaciones solapadas (m´ultiples) o no solapadas.
Deterministas. Densoindependientes. Sin estructura.
r =
δNt
N · δt
δNt
δt
= r · N Nt = N 0 · er·t^ τ =
ln 2
r
3 o^ Grado en Biolog´ıa xi Andr´es Cordeiro Baqueiro
Ecolog´ıa I 8. Din´amica poblacional
Densodependiente.
Sin estructura.
b
′ = b − a · N d
′ = d + c · N r = b − d K =
b − d
a + c
δNt
δt
= (b − (a · N )) · N − (d + (c · N )) · N
δNt
δt
= (b − d) · [
b − d
b − d
a + c
b − d
· N )] · N
δNt
δt
= r · N · (1 −
N
K
δN
δt
′ = r −
2 · r
K
· N ⇒ r −
2 · r
K
· Nm´ax = 0 ⇒ Nm´ax =
K
r ·
K
K/ 2
K
) ⇒ r ·
K
r · K
4
En el modelo logistico con retraso temporal la respuesta de la poblaci´on a una determinada densidad ocurre en un moemnto posterior al de la ocurrencia de dicha densidad.
δNt
δt
= r · N · (1 −
N − T
K
8.7. Efecto Allee
Din´amica de aquellas poblaciones con un censo peque˜no. Se dice que una poblaci´on sufre efecto Allee cuando existe un tama˜no cr´ıtico de la misma por debajo de la cual est´a deace hasta desaparecer. Por razones puramente biol´ogicas cuando la poblacion es muy peque˜na hay ciertas cosas como encontrar pareja que resultan m´as dificiles de manera que la fecundidad es menor para ´ındices
de poblaci´on bajos (el n´umero de hijos per c´apita disminuye).
Motivos: Consanguinidad. Eficiencia depredador. Saciedad depredador. Modificaci´on medio. Desprotecci´on. Disminuci´on de la tasa de reproducci´on
A mayor poblaci´on se reduce la natalidad, la poblaci´on se reduce hasta un punto de equilibrio estable al que tiende la poblaci´on. A medida que aumenta la poblaci´on la tasa per capita disminuye. El cambio se puede producir en la tasa de natalidad, en la tasa instantanea de mortalidad e incluso producirse ambos a la vez.
8.8. Modelo logistico densodependiente discreto
Hay poblaciiones que oscilan en torno a un cierto valor de equilibrio. Estas fluctuaciones no se deben a cambios externos, son pura din´amica poblacional.
Discreto.
Generaciones no solapadas.
Par´ametros constantes.
Determinista.
Densodependiente.
Sin estructura.
3 o^ Grado en Biolog´ıa xiii Andr´es Cordeiro Baqueiro
9. Competencia interespec´ıfica Ecolog´ıa I
Nt+1 = Nt +
δN
δt
Si r = 1, sin oscilaciones, como el modelo cont´ınuo. Si r < 2, oscilaciones amortiguadas. Si 2 < r < 2 , 5, oscilaciones neutralmente estables. Si r > 2 , 5, oscilaciones complejas neutralmente estables. Si r > 2 , 69, el modelo entra en un partr´on no repetitivo denominado Caos.
8.9. Diferencias entre estocasticidad y caos
Al representar dN/dt frente a Nt, en el caos existe patr´on, en estoc´astica no.
En ca´oticas el tama˜no de la poblaci´on t + 1 depende del tama˜no en t.
En ca´oticas el valor inicial si influye mucho en el tama˜no de la poblaci´on a lo largo del tiempo.
9. Competencia Interespec´ıfica
Competencia (-,-): interacci´on entre individuos de distintas especies derivada del uso com´un de un recurso limitado y que da lugar a una reducci´on de la supervivencia, crecimiento y/o reproducci´on, de al menos una de las especies incolucradas en la interacci´on.
Depredaci´on (-,+): consumo de forma parcial o total de un organismo por parte de otro (carn´ıvoros y herbivoros).
Parasitismo (-,+): un organismo utiliza a otro como h´abitat produciendole un efecto negativo y existiendo una relaci´on intima entre ambos.
Mutualismo (+,+): asociaci´on entre 2 especies donde ambas salen beneficiadas. Comensalismo (+,0) y Amensalismo (-,0).
9.1. Modelo de Lotka-Volterra
Crecimiento log´ıstico.
Recursos limitados (Intra e interespecificamente).
Capacidad de carga constante.
Efecto interespec´ıfico lineal.
Efecto de una especie sobre otra. → Coeficiente de competencia es constante.
Como ambas especies compiten por el mismo recurso podemos convertir los invividuos de la especie A en individuos de la especie B y viceversa.
δNA
δt
= rA · NA ·
(KA − NA − α · NB )
KA
δNB
δt
= rB · NB ·
(KB − NB − β · NA)
KB
N
∗ A =^ KA^ −^ α^ ·^ NB^ N^
∗ B =^ KB^ −^ β^ ·^ NA
Si consideramos las intersecciones de la recta con los ejes: para NB = 0 la ecuaci´on del modelo de competencia en el equilibrio de la especie A vale NA = KA: para NA = 0 la ecuaci´on del modelo de competencia en el equilibrio de la especie A vale KA = α·NB
o lo que es lo mismo NB = KA/α. As´ı pues, la isoclina de crecimiento neto cero de la especie A pasa por los punto (KA, 0) y
(0, KA/α). Esta recta divide el plano en dos semiplanos. A la izquierda de la recta la poblaci´on aumenta de tama˜no, ya que el
efecto combinado de la competencia intraespecifica (NA) y la interespec´ıfica (α · NB ) es inferior a la capacidad de carga (KA). A la derecha de la recta el tam˜no de la poblaci´on A disminuye, ya que NA + α · NB > KA.
Un an´alisis an´alogo de la ecuaci´on correspondiente a la especie B nos permite ver que la resta de equilibrio pasa por los puntos
(KB /β, 0) y (0, KB ). Su trazado divide tambi´en el plano en dos semiplanos: por encima de la recta la poblaci´on de la especie B disminuye y por debajo la poblaci´on de la especie B aumenta.
Andr´es Cordeiro Baqueiro xiv 3 o^ Grado en Biolog´ıa
10. Depredaci´on Ecolog´ıa I
10. Depredaci´on
Depredaci´on: Interacci´on entre organ´ısmos en la que uno (el depredador) se alimenta de otro (la presa), entero o en una de
sus partes, estando ´este ´ultimo vivo en ese momento. No incluye detrit´ıvoros (presa muerta) ni parasitos (no suelen matar a la
presa, pocas presas a lo largo de su vida, gran dependencia metabolica de las presas).
Tipos de depredadores
Seg´un el tipo Seg´un la forma Seg´un la variabilidad Seg´un la variedad de presa de captura de la dieta vs abundadncia
Carn´ıvoros Pacedores Mon´ofagos Generalistas Herb´ıvoros Filtradores Olig´ofagos Oportunistas Omn´ıvoros Deposit´ıvoros Pol´ıfagos Seleccionistas Cazadores Especialistas Fluid´ofagos
Factores que determinan la detecci´on de la presa
Calidad nutritiva: En herb´ıvoros es m´as baja → tom´an m´as cantidad y m´as variaci´on.
Tasa de obtenci´on de energ´ıa: El gasto en Captura-Ingesti´on-Digesti´on tiene que ser menor que la energ´ıa que nos proporciona la presa.
10.1. Respuesta de la depredaci´on en funci´on de la abundancia de la presa
Respuestas funcionales: Tasa de consumo de una presa en funci´on de su abundancia.
t = ts + th th = n · h n = f · P · ts ts =
n
f · P
Respuesta funcional de Tipo I: La probabilidad de muerte de una presa no cambia con el n´umero de presas. El tiempo que tarda en manipular la presa es cero. Se trata de una respuesta linal en la que la tasa individual de depredaci´on aumenta linalmente con la densidad de presas.
t =
n
f · P
n
t
= f · P
Respuesta funcional de Tipo II: La probabilidad de muerte de una presa cambia con el n´umero de presas. Existe tiempo de manipulaci´on de la presa. En este tipo de respuesta funcional se da un incremento en la tasa de consumo siendo una respuesta asintotica con respecto a la densidad. Existe un punto de saturaci´on del depredador a partir de un nivel (de forma gradual).
t =
n
f · P
n
t
f · P
1 + h · f · P
Respuesta funcional de Tipo III: Se asume que la eficiencia de cptura del depredador aumenta linealmente con el aumento de la concentraci´on de presas de manera que f = j · P. La respuenta es sigmoidal, es decir, se produce una saturaci´on con una primera fase de aprendizaje. Puede provocar mortalidad per c´apita, se considera que exite cierta densodependencia. Es la que mejor explica la regulaci´on del n´umero de presas por parte del depredador.
t =
n
j · P · P
n
t
j · P 2
1 + h · j · P 2
Respuestas num´ericas: cambios en la densidad o abundancia de depredadores en funci´on de la abundancia de presas. Puede ser debida a un aumento de la fecundidad de los depredadores asociado al una elevada densidad de presas o a un aumeto de la mortalidad de los depredadores asociada a una baja densidad de presas.
Respuestas de desarrollo: cambios en la velocidad de crecimiento o tama˜no en funcionen de la cantaidad de presa. Puede ser debida a agregados de presas que obligan a la movilizaci´on de depredadores o a la variaci´on en la mortalidad de presas.
10.2. Modelo matem´atico de la interacci´on depredador-presa
No existen, ni para el depredador ni para la presa, procesos migratorios, estructura poblacional o una din´amica con retraso temporal.
El crecimiento de la presa s´olo viene limitado por la mortalidad causada por el depredador, es decir, por s´ı sola presentar´ıa un crecimiento exponencial.
El depredador es especialista, s´olo se alimenta de un tipo de presa. En caso de agotamiento de las presas, el depredador presentar´ıa una mortalidad exponencial en el tiempo.
El depredador presenta una respuesta funcional tipo I. Adem´as, no hay interferencia o cooperaci´on entre los distintos individuos de la poblaci´on del depredador.
Andr´es Cordeiro Baqueiro xvi 3 o^ Grado en Biolog´ıa
Ecolog´ıa I 10. Depredaci´on
El depredador y la presa se distribuyen al azar en el medio. No hay refugios espaciales ni temporales.
Cada presa contribuye de igual forma al crecimiento de la poblaci´on del depredador.
Tasa de crecimiento Tasa mortalidad dP dt
= de la presa debido - de la presa debido ausencia depredador al depredador
Tasa de conversi´on Tasa mortalidad del dD dt =^ de presas ingeridas^ -^ depredador debido en depredador ausencia de presas
Sin autolimitaci´on de las especies. Se sustituye el factor Tasa de crecimiento de la presa debido ausencia depredador de la ecuaci´on de las presas o el factor Tasa de crecimiento del depredador debido ausencia presas de la ecuaci´on de los depredadores por el modelo exponencial basico teniendo en cuenta que las presas presentan un r (tasa instantanea de crecimiento) ≥ 0 mientras que los depredadores presentan un r < 0.
Con autolimitaci´on de las especies. Se sustituye el factor Tasa de crecimiento de la presa debido ausencia depredador de la ecuaci´on de las presas o el factor Tasa de crecimiento del depredador debido ausencia presas de la ecuaci´on de los depredadores por el modelo densodependiente discreto (modelo log´ıstico) teniendo en cuenta que las presas presentan un r (tasa instantanea de crecimiento) ≥ 0 mientras que los depredadores presentan un r < 0.
Seg´un la respuesta funcional. Se sustituye el factor Tasa de mortalidad de la presa debido al depredador por el tipo de respuesta funcional que ejerce el depredador sobre la presa. El factor Tasa de conversi´on de presas ingeridad en depredador se sustituye por el mismo tipo de respuesta funcional multiplicada por el factor de conversi´on de presas en depredadores.
Tipo I. En el caso de las presas: f · P. En el caso del depredador: c · f · P.
Tipo II. En el caso de las presas: (f · P )/(1 + h · f · P ). En el caso del depredador: c · [(f · P )/(1 + h · f · P )]
Tipo III. En el caso de las presas: (j · P 2 )/(1 + h · j · P 2 ). En el caso del depredador: c · [(j · P 2 )/(1 + h · j · P 2 )]
10.3. Tasas de crecimiento per capita seg´un respuesta funcional
Isoclina tipo I sin autolimitaci´on: Se producen oscilaciones en sentido antihorario por lo que la din´amica se desestabiliza. El unico modo de alcanzar el equilibrio es por estimulos externos.
Isoclina tipo I con autlimitaci´on de la presa: Se producen oscilaciones en sentido horario por lo que la din´amica se estabiliza y tiende a su ´unico punto de equilibrio.
Isoclina tipo II sin autolimitaci´on: La probabilidad de una presa por ser capturada disminuye. Con un n´umero de presas se puden mantener m´as depredadores. Isoclina en sentido de desestabilizaci´on.
Isoclina tipo II con autolimitaci´on de la presa: Al principio el n´umero de depredadores aumenta despues se saturan por lo que hacen falta m´as para capturar el mismo n´umero de presas. Conforme nos movemos a la derecha se nota el n´umero de depredadores que pueden mantener las presas es menor por lo que su numero disminuye. Seg´un donde est´e la isoclina del depredador existen distintas din´amicas. A la derecha del maximo → Sentido horario, se estabiliza. En el m´aximo → Se mantiene. A la izquierda del m´aximo → Sentido antihrario, se desestabiliza.
Isoclina tipo III sin autolimitaci´on La porbabilidad per c´apita de una preas por ser capturada disminuye, muchos depredadores mantienen en equilibrio. (depredador poco eficiente). Aumenta la eficiencia del depredador. Se produce una bajada porque se pueden mantener menos con el mismo n´umero de presas (el depredador se vuelve eficiente). Se produce saturaci´on del depredador causada por un aumento del n´umero de depredadores que se pueden mantener con las mismas presas. La presa se autolimita y el n´umero de depredarores que se puede mantener es menor.
10.4. Evidencias de la depredadci´on
- A partir de experimentos.
- A partir de la existencia de adaptaciones especiales
a) Aumento de la descendencia: En los sipunculidos y corales existe una reproducci´on masica de forma que los depredadores no puedan comerlos a todos de forma que desciende la depredaci´on per c´apita.
b) Desarrollo de adaptaciones defensivas u ofensivas, Se produce m´as cuando los niveles de complejidad son m´as parecidas.
Mec´anicas: permanentes e inducidas, pinchos, caparazones o espinas. Cambio de tama˜no como el pez globo. Qu´ımicas, producci´on de sustancias qu´ımicas t´oxicas o que dan mal sabor.
c) De hu´ıda o agregaci´on, ejemplo los cefal´opodos despistan con la tinta. Tambi´en la formaci´on de grupos para defenderse.
d) Dirigidas a interferir la conducta del depredador o de la presa: Cripsis, bioluminiscencia, Mimetismo
e) Camuflaje: Cripsis, confuncirse con el entorno (camuflaje)
3 o^ Grado en Biolog´ıa xvii Andr´es Cordeiro Baqueiro
