3 Bonada Rasgos BiolóGicos
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Rasgos biológicos
Esquema general
Definición
Base teórica: estructura vs. función, “hábitat templet”, evolución, ensamblaje comunidades, plasticidad fenotípica
Tipos de rasgos: biológicos y ecológicos
Usos: gradiente natural y antrópico
Como utilizarlos: bases de datos, análisis
Su aplicación en América del Sur: un ejemplo de bioindicación
Característica de las organismos vivos referente a su morfología, ciclo vital, reproducción, dispersión, fisiología o comportamiento
(independientes de aspectos taxonómicos)
Rasgos biológicos
Definición
ESTRUCTURA(las piezas del sistema)
Rasgos biológicos: TEORÍA
Estructura vs. Función
FUNCIÓN(del papel de las piezas
en el sistema)
Filtradores(FPOM)
ESTRUCTURA(las piezas del sistema)
Rasgos biológicos: TEORÍA
Estructura vs. Función
FUNCIÓN(del papel de las piezas
en el sistema)
# especies
# taxones
# funciones
# rasgos
ESTRUCTURA(las piezas del sistema)
Rasgos biológicos: TEORÍA
Estructura vs. Función
FUNCIÓN(del papel de las piezas
en el sistema)
FUNCIONAMIENTO(las propiedades del sistema)
Rasgos biológicos: TEORÍA
Estructura vs. Función
Cambios en estructura no se traducen necesariamente en cambios en función... ni en funcionamiento
Coleman & Whitman 2005 Hooper et al. 2005
Rasgos biológicos: TEORÍA
Teorías básicas
Habitat filter concept(Thienemann 1920)
+Niche Concept(Hutchinson 1957)
+r-K concept
(McArthur & Wilson, 1967)
« Habitat Templet »(Southwood 1977, 1988)
(Townsend & Hildrew 1994)
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
Ho = El hábitat es un marco donde la evolución forja rasgos característicos
H1 = Hay constricciones históricas y filogenéticas. No hay relación entre el ambiente y los rasgos del organismo
AMBIENTE SIMILAR = RASGOS SIMILARES
El hábitat está definido por múltiples ejes
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
Dügel et al 2007 Bonada et al 2004
El hábitat está definido por múltiples ejes
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
El hábitat está definido por múltiples ejes VARIACIÓN ESPACIAL y TEMPORAL
Variación temporal
Var
iaci
ón
esp
acia
l
Rasgo 1
Rasgo 2
Variación temporal
Var
iaci
ón
esp
acia
l
Hábitat 1
Hábitat 2
Hábitat 3
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
Frissell et al. 1986
Los ecosistema fluviales tienen una estructura jerárquica
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
Poff 1997
La selección se da de forma jerárquica: FILTROS AMBIENTALES
Rasgos biológicos: TEORÍA
El “habitat templet”
Las especies se caracterizan por su
NICHO ECOLÓGICO
NICHO FUNCIONAL
No es al azar, está gobernado por la evolución
Rasgos biológicos: TEORÍA
Evolución de los rasgos biológicos
Existen rasgos que dependen de la filogenia pero otros no
Especies que ocupan un mismo hábitat tienen o no rasgos similares?
Especies relacionadas evolutivamente tienen o
no rasgos similares?
Cavender-
Bare
s et
al 2
00
4
Rasgos biológicos: TEORÍA
Evolución de los rasgos biológicos
Especies que ocupan un mismo hábitat tienen o no rasgos similares?
Especies relacionadas evolutivamente tienen o
no rasgos similares?
Especies que ocupan el mismo hábitat (mismo punto de muestreo)
están o no relacionadas?
Hay estructura filogenética en la comunidad?
Entender la estructura filogenética de la comunidad nos permite determinar los mecanismos ecológicos del ensamblaje de comunidades (abióticos / bióticos) aportando información sobre la historia evolutiva de los rasgos
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
El ensamblaje de comunidades se explica por:
FILTRO AMBIENTAL: La especie está o no en un hábitat en función de sus rasgos
EXCLUSIÓN COMPETITIVA: La especie está o no en un hábitat en función de si es o no excluida por otra (p.e. especies que son muy parecidas en rasgos).
NEUTRALIDAD: La especie está o no en un hábitat por procesos de dispersión y colonización estocásticos
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Cavender-Bares et al 2004
Especies
Comunidades
A B CD E F
H IGRasgos
A B C D E F H IG
Especies
Rasgos
Comunidades
Filtro ambiental Competencia
Phylogenetic Overdispersion
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Cavender-Bares et al 2004
Conservación de rasgosSupradispersión fenotípica
Convergencia de rasgosAgrupación fenotípica
ABIOTIC BIOTIC
Phylogenetic Overdispersion
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
p.e. Quercus
Convergencia de rasgosAgrupación fenotípica
ABIOTIC
Phylogenetic Overdispersion
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Conservación de rasgosSupradispersión fenotípica
BIOTICp.e. Hydropsyche
Phylogenetic Overdispersion
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Downstream
Headwaters
Midstream
Midstream/Downstream
p.e. Hydropsyche
Múrria 2009
Phylogenetic Clustering
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Cavender-Bares et al 2004
Conservación de rasgosAgrupamiento fenotípico
ABIOTIC
p.e. Dactylogyrus
Rasgos biológicos: TEORÍA
Ensamblaje comunidades y nicho
Cómo se mantiene la coexistencia de especies con rasgos similares?
PARTICIÓN DEL NICHO ECOLÓGICO / FUNCIONAL
(desplazamiento de caracteres)
LOTERIA COMPETITIVA
Rasgos biológicos: TEORÍA
La plasticidad del rasgo
Algunos rasgos presenta más plasticidad fenotípica que otros
Humpesch 1979
Rasgos biológicos: TEORÍA
La plasticidad del rasgo
Población 1 crece en elevadas altitudes (con poco O2)Población 2 crece en condiciones normales
Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS
Están basados en el nicho ecológico de las especiesDistribución + Tolerancia ecológicaMayor labilidad que los rasgos biológicos
Ejemplos:
Rasgos ecológicos
Rasgos biológicos: USOS
Ventajas y utilidades
Los rasgos biológicos permiten: (1) Obtener información de tipo funcional
(2) Utilizarlos en estudios a distintas escalas espaciales (entre distintas ecorregiones)
(3) Establecer hipótesis simples que permitan predecir cambios en las comunidades debidos a cambios en el ambiente.
AMPLIO USO EN GRADIENTES AMBIENTALES: NATURALES + ANTRÓPICOS
spiracle (air)
gills
tegument
Respiration technique
decrease of oxygen
%Organic pollution spiracle (air)
Heavy metals small body size
Riparian forest shredders
Cargo-ships bud production
Flow reduction swimming
Flow increase streamlining
++
+--+
Impact Change of Type relative
abundance
Rasgos biológicos: USOS
GRADIENTE ANTRÓPICO
Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS
Bases de datos disponibles
Europa Tachet et al. 2002. Invertébrés d'Eau Douce. CNRS éditions, Paris.
América del NorteBêche et al. 2006. Freshwater Biology 51:56-75.Vieira et al. 2006. http://pubs.water.usgs.gov/ds187.
América del SurTomanova and P. Usseglio-Polatera. 2007. Fundamental and Applied Limnology 170/3:243-255.
Nueva Zelanda Dolédec et al. 2006. Journal of the North American Benthological Society 25:44-60.
Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS
El número y tipo de rasgos y categorías varía según la base de datos utilizada.
Datos de rasgos obtenidos de información bibliográfica y/o de observaciones directas de las especies, e incluyen toda la información biológica existente para cada taxón.
La resolución taxonómica utilizada es el género.
Información para cada taxón y cada categoría: presencia/ausencia o cuantificada utilizando la técnica del código difuso (método más común, Chevenet et al. 1994).
Bases de datos disponibles
Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS
Bases de datos disponibles
g. Leptonema (Hydropsychidae) – Sud América
0
10
20
30
40
SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve
0
10
20
30
40
SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve
SF+M - Sedimento fino y microorganismosDet<1 - Detritus <1mmDet>1 - Detritus vegetales >1mmMiF - Micrófitos vivosMaF - Macrófitos vivosAM - Animales muestros >1mmMIIn - Microinvertebrados vivosMAIn - Macroinvertebrados vivosVe - Vertebrados
(*SF+M sólo se codifica cuando domina en el alimento ya que podría ser ingerido accidentalmente)
Proporciónmedia (%)
*
*
Rasgo biológico
Categorías SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve
Código difuso 0 3 2 2 1 0 0 2 0
Alimentación
Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS
Análisis de datos
Filogenia (covariable)?
coinercia
ADE4 de R (http://cran.r-project.org/)
Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR
Su uso en la zona Neotropical
66 estaciones de muestreo (Bolivia), con diferente grado de perturbación antrópica
Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR
Su uso en la zona Neotropical
Los rasgos pueden utilizarse como herramienta de bioindicación en la zona Neotropical
Rasgos biológicos
ReferenciasBonada, N., Dolédec, S., Statzner, B. Taxonomic and biological trait differences of stream macroinvertebrate communities between mediterranean and temperate regions: Implications for future climatic scenarios (2007) Global Change Biology, 13 (8), pp. 1658-1671. Cavender-Bares, J., Ackerly, D.D., Baum, D.A., Bazzaz, F.A. Phylogenetic overdispersion in Floridian oak communities (2004) American Naturalist, 163 (6), pp. 823-843. Coleman, D.C., Whitman, W.B. Linking species richness, biodiversity and ecosystem function in soil systems (2005) Pedobiologia, 49 (6), pp. 479-497. Dolédec, S., Statzner, B. Invertebrate traits for the biomonitoring of large European rivers: An assessment of specific types of human impact (2008) Freshwater Biology, 53 (3), pp. 617-634.
Frissell, C.A., Liss, W.J., Warren, C.E., Hurley, M.D. A hierarchical framework for stream habitat classification: Viewing streams in a watershed context (1986) Environmental Management, 10 (2), pp. 199-214.
Rasgos biológicos
ReferenciasHooper, D.U., Chapin III, F.S., Ewel, J.J., Hector, A., Inchausti, P., Lavorel, S., Lawton, J.H., Lodge, D.M., Loreau, M., Naeem, S., Schmid, B., Setälä, H., Symstad, A.J., Vandermeer, J., Wardle, D.A. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: A consensus of current knowledge (2005) Ecological Monographs, 75 (1), pp. 3-35.
Lamouroux, N., Dolédec, S., Gayraud, S. Biological traits of stream macroinvertebrate communities: Effects of microhabitat, reach, and basin filters (2004) Journal of the North American Benthological Society, 23 (3), pp. 449-466. Poff, N.L. Landscape filters and species traits: Towards mechanistic understanding and prediction in stream ecology (1997) Journal of the North American Benthological Society, 16 (2), pp. 391-409
Poff, N.L., Olden, J.D., Vieira, N.K.M., Finn, D.S., Simmons, M.P., Kondratieff, B.C. Functional trait niches of North American lotic insects: Traits-based ecological applications in light of phylogenetic relationships (2006) Journal of the North American Benthological Society, 25 (4), pp. 730-755.
Rasgos biológicos
ReferenciasStatzner, B., Dolédec, S., Hugueny, B. Biological trait composition of European stream invertebrate communities: Assessing the effects of various trait filter types (2004) Ecography, 27 (4), pp. 470-488. Tomanova, S., Goitia, E., Helešic, J. Trophic levels and functional feeding groups of macroinvertebrates in neotropical streams (2006) Hydrobiologia, 556 (1), pp. 251-264. Tomanova, S., Moya, N., Oberdorff, T. Using macroinvertebrate biological traits for assessing biotic integrity of neotropical streams (2008) River Research and Applications, 24 (9), pp. 1230-1239. Tomanova, S., Usseglio-Polatera, P. Patterns of benthic community traits in neotropical streams: Relationship to mesoscale spatial variability (2007) Fundamental and Applied Limnology, 170 (3), pp. 243-255.
Townsend, C.R., Hildrew, A.G. Species traits in relation to a habitat templet for river systems (1994) Freshwaer Biology, 31, pp. 265-275.