Ecología de Comunidades

Ecología de Comunidades

Objetivos

• Explicar los siguientes conceptos en la ecología:

  • Diversidad

  • Nicho

  • Hábitat

• Contrastar las interacciones inter-específicas en una comunidad.

• Explicar las estructuras tróficas, cadenas tróficas, redes tróficas y ciclos biogeoquímicos.

Nicho y Hábitat

• Nicho fundamental: Área en la que una especie teóricamente vive o habita.

• Nicho realizado: El área del nicho fundamental donde se encuentra o encontrará la especie.

• Nicho: Factores abióticos y bióticos que una especie u organismo necesita para vivir y con los que interactúa.

• Hábitat: Área que tiene todo lo que un animal necesita para vivir y crecer.

Interacciones Interespecíficas

• Interacciones entre especies distintas.

  • Depredación, competencia.

Factores que Influyen en la Estructura de una Comunidad

• Especies fundadoras: Especies que son grandes o abundantes y que pueden afectar la estructura de la comunidad al proporcionar hábitat y alimento para otros organismos.

• Interacciones entre especies: La depredación y otras interacciones afectan el número de especies y las especies particulares que están presentes.

• Perturbaciones: Olas de calor marinas, tormentas, actividades humanas y otras perturbaciones pueden eliminar organismos o alterar la disponibilidad de recursos.

Tipos de Interacciones Interespecíficas

Competencia Interespecífica

• Ocurre cuando dos especies compiten por un recurso limitado.

• Para que sea considerada competencia, el recurso debe ser limitado.

• Exclusión competitiva: La eliminación de una de las dos especies que compiten.

• Dos especies que utilizan los mismos recursos no pueden coexistir; el mejor competidor desplazará a la otra especie.

Experimentos de Competencia de Gause (1930's)

• Estudio con dos especies de paramecios (P. aurelia y P. caudatum).

• Cuando se cultivan por separado, ambas especies crecen.

• Cuando se cultivan juntas, P. aurelia sobrevive y P. caudatum se extingue debido a la competencia por los recursos.

• P. aurelia

• P. caudatum

• Ambos comparten recursos

Nicho Ecológico

• Es la suma de los recursos bióticos y abióticos que usa una especie; incluye el rol ecológico del organismo.

• Especies ecológicamente similares pueden coexistir si hay una o más diferencias en sus nichos.

• Nicho del cangrejo

Nicho Ecológico: Nicho Fundamental vs. Nicho Realizado

• Nicho fundamental: Conjunto de condiciones en las que la especie puede vivir; donde teóricamente podría vivir.

• Nicho realizado: La parte del nicho fundamental en la que la especie vive; puede ser diferente del nicho fundamental a causa de interacciones bióticas.

Nicho Fundamental vs. Nicho Realizado: Pez de arrecife de corales

• Nicho fundamental: Incluye todas las zonas con arrecifes.

• Nicho realizado:

Experimento de Connell sobre el Nicho Ecológico

• Como resultado de la competencia, el nicho fundamental de una especie puede diferir del nicho realizado.

• Dos especies de "barnacles" (Chthamalus y Balanus) con una distribución estratificada en zonas marinas rocosas.

  • Chthamalus realized niche

  • Balanus realized niche

  • Chthamalus fundamental niche

Factores que Afectan Interacciones de Competencia: Partición de Recursos

• P. caudatum y P. bursaria coexisten por repartición espacial de recursos. Una especie se alimentaba en la parte superior de la botella y la otra en el fondo de la botella.

Repartición de Recursos

• Diferenciación de nichos ecológicos.

• Esto permite que especies similares puedan convivir en una comunidad.

• Ej. 7 especies de lagartijos (Anolis) se alimentan de los mismos organismos y viven en la misma área, pero reducen la competencia variando los sitios de percha.

Tipos de Interacciones Interespecíficas (Tabla Extendida)

Adaptaciones de los Depredadores

• Adaptaciones para ayudarlos a capturar y comerse a sus presas.

  • Sentidos agudos.

  • Garras, colmillos y/o veneno.

  • Fuerza, rapidez y agilidad.

  • Comportamiento cooperativo.

Adaptaciones de las Presas

• Defensas mecánicas: Puercoespín, pez globo.

• Defensas químicas: Zorrillo, stink bug.

• Coloración aposemática: Coloración que envía un mensaje de peligro a los depredadores (ranas venenosas, monarcas).

• Coloración críptica: Ayuda a los organismos a camuflajearse en su ambiente.

Adaptaciones de las Presas: Mimetismo Batesiano

• Ocurre cuando especies no venenosas muestran una coloración similar a la de especies venenosas y esto evita que sean depredadas.

• No está limitado a la coloración de los organismos.

• Coral snake

• Scarlet king snake

Adaptaciones de las Presas: Mimetismo Mülleriano

• Ocurre cuando múltiples especies venenosas o con un sabor desagradable comparten un patrón similar de coloración.

• El depredador, con solo entrar en contacto con alguna de estas especies, aprende a alejarse de este patrón de colores.

Mimetismo en Depredadores

• Mimicking a sea snake

• Movimiento y patrón

• Color críptico

• Imita el ambiente

• Mimicking a flounder

• Mimicking a stingray

Herbivoría

• Se refiere a una interacción en la que un herbívoro se come parte de una planta o algas.

• Ha dado lugar a la evolución de defensas mecánicas y químicas en las plantas y adaptaciones en los herbívoros.

Adaptaciones de las Plantas

• Producción de toxinas químicas: Taninos, nicotina, cafeína.

• Defensas físicas: Espinas, cutícula (dureza de las hojas).

• Defensas bióticas: Relación mutualista con hormigas.

Relaciones Simbióticas

• La simbiosis es una relación directa entre dos o más especies.

• Distintos tipos:

  • Parasitismo (+/-)

  • Mutualismo (+/+)

  • Comensalismo (+/0)

Relaciones Simbióticas: Parasitismo

• Endoparásitos: Viven dentro del cuerpo de su hospedero.

• Ectoparásitos: Viven en la superficie externa de su hospedero.

• Muchos tienen ciclos de vida complejos.

• Pueden manipular el comportamiento de su hospedero para aumentar las probabilidades de ser transmitidos a otros hospederos.

Relaciones Simbióticas: Mutualismo

• Interacción interespecífica en la que ambas especies se benefician.

• Mutualismo obligado: Una de las especies no puede sobrevivir sin la otra.

  • Ej. Coral y zooxantela

    • Zooxantela – proveen alimento (90%)

    • Coral – protección y nutrientes

• Mutualismo facultativo: Ambas especies pueden sobrevivir independientemente, pero son más eficientes cuando están interactuando.

  • Ej. Algunos polinizadores y las plantas

Relaciones Simbióticas: Comensalismo

• Relación en la cual una especie se beneficia mientras la otra ni se perjudica, ni se beneficia.

• Las interacciones comensales son difíciles de documentar en la naturaleza, ya que cualquier asociación estrecha probablemente afecta a una de las especies.

Especies con Gran Impacto en la Estructura de la Comunidad

• Especie dominante: Especies abundantes o que tienen la mayor cantidad de biomasa.

• ¿Por qué algunas especies se vuelven dominantes?

  • Son mejores compitiendo por recursos.

  • Más exitosas evitando a depredadores.

  • No tienen depredadores o parásitos (Ej. especies invasoras).

Especies con Gran Impacto en la Estructura de la Comunidad

• Especies clave (Keystone species): Especies no abundantes, pero que ejercen un gran control en la estructura de la comunidad.

Especies con Gran Impacto en la Estructura de la Comunidad: Especie Clave

• Estrellas de mar en ecosistemas intermareales

• Experimentos eliminando el depredador (la estrella de mar)

Efecto de Especies Claves

• El eliminar a las estrellas de mar (Pisaster sp.) en comunidades intermareales resultó en la reducción de diversidad en comunidades sin estrellas de mar.

• Depredación clave: Depredación que aumenta la habilidad competitiva de competidores inferiores controlando la abundancia de competidores superiores.

• Con las estrellas de mar

• Sin las estrellas de mar

Efecto de Especies Claves: Nutrias en Bosques de Algas Pardas (Kelp forests)

• Controlan las poblaciones de erizos.

• Las nutrias fueron cazadas en altos números por su pelaje hasta llevarlas al borde de la extinción.

• Sin las nutrias los ecosistemas de bosques de algas pardas comenzaron a desaparecer.

• En 1911 se firma un tratado internacional prohibiendo la caza de nutrias.

Efecto de la Pérdida de Especies Claves en el Caribe: Erizos Diadema en Arrecifes de Coral

• Se encargan de controlar el crecimiento de algas sobre los corales.

• Durante los 80’s el efecto acumulado de varios disturbios ocasionó el colapso de sus poblaciones.

• La desaparición de este herbívoro resultó en un aumento en la cobertura de algas en los arrecifes de coral del Caribe.

Especies con Gran Impacto en la Estructura de la Comunidad: Ingenieros de Ecosistemas

• Especies que causan cambios físicos en el ambiente y estos afectan la estructura de la comunidad.

  • Ej. Castores (creando represas)

  • Ej. Elefantes (herbivoría destructiva)

Estructura Trófica de las Comunidades

• Las diferentes relaciones alimentarias en un ecosistema que determinan hacia dónde corre la energía y cómo se reciclan los nutrientes.

• Cadena alimentaria: Ruta por donde se mueve la energía de un nivel trófico a otro.

  • Carnivore

  • Carnivore

  • Carnivore

  • Herbivore

  • Plant

  • Carnivore

  • Carnivore

  • Carnivore

  • Zooplankton

  • Phytoplankton

  • Quaternary consumers

  • Tertiary consumers

  • Secondary consumers

  • Primary consumers

  • Primary producers

• ¿De dónde proviene la energía que utilizan los productores primarios?

• ¿Qué representa la dirección de las flechas?

  • A terrestrial food chain

  • A marine food chain

Redes Alimentarias

• Las cadenas alimentarias se interconectan formando redes alimentarias.

• Muestran la complejidad de las relaciones tróficas en los ecosistemas.

• Hay organismos que pueden ocupar más de un nivel trófico (Ej. Omnívoros).

• Pueden simplificarse agrupando especies similares bajo grupos funcionales.

  • Humans

  • Sperm whales

  • Elephant seals

  • Squids

  • Cope-pods

  • Phyto- plankton

  • Krill

  • Birds

  • Crab- eater seals

  • Baleen whales

  • Smaller toothed whales

  • Leopard seals

  • Fishes

  • Carniv- orous plankton

  • Red alimentaria de la comunidad marina en la Antártida

Estructura Trófica de las Comunidades

• Descomponedores

• Autótrofos

• Heterótrofos

• El tamaño representa la cantidad de biomasa en cada nivel trófico

Repasando

• A base de la red alimentaria que aparece a continuación, ¿Qué pasaría si desaparecieran las aguas vivas?

  • a) Habrá menos huevos de peces

  • b) Habrá más peces

  • c) Habrá menos zooplancton

  • d) Los peces tendrían menos comida disponible