Estructura y biodiversidad de la comunidad

Factores que definen la estructura de la comunidad

Estructura de la comunidad: número y abundancia relativa de especies en un hábitat

Hábitat- El tipo de sitio en el que vive una especie, donde

puede desarrollarse al menos parte de su ciclo de vida

Comunidad- Conjunto de especies que se hallan en un hábitat

Factores que definen la estructura de la comunidad

Muchas factores afectan la estructura de la comunidad- Clima y topografía

- Tipo y cantidad de alimento y otros recursos

- Adaptaciones de las especies a las condiciones del hábitat

- Interacciones entre especies

- Tiempo e historia de la alteración ambiental

NichoEl papel ecológico singular de cada especie en una

comunidad

Se describe en términos de condiciones, recursos e interacciones necesarias para la supervivencia y la reproducción

Categorías de interacciones entre especies

- comensalismo: beneficia a una especie y no daña a la otra

- mutualismo: beneficia a ambas especies

- competencia interespecífica: daña a ambas especies

Categorías de interacciones entre especiesDepredación y parasitismo favorecen a una especie, pero perjudican a otra u

otras- Depredadores: Organismos de vida libre que matan a su presa- Parásitos: Organismos que viven dentro de o sobre un hospedero. Generalmente el hospedero se debilita, pero no muere

Simbiontes- Especies que pasan todo o la mayor parte del ciclo de vida asociadas estrechamente

Parasitismo, comensalismo y mutualismo pueden ser tipos de simbiosis

Coevolución- Dos especies interactúan tan estrechamente a lo largo del tiempo que

cada una se convierte en un agente selectivo de la otra. En otras palabras, ambas evolucionan juntas

Mutualismo

Interacción entre especies en la que cada especie saca provecho al asociarse con la otra- Plantas floríferas y animales polinizadores

- Aves dispersoras de semillas

- Líquenes, micorrizas y bacterias fijadoras de nitrógeno ayudan a las plantas a obtener nutrientes

Se considera que mitocondrias y cloroplastos se originaron como endosimbiontes mutualistas

Mutualismo

Algunos mutualistas no pueden completar su ciclo de vida sin la especie que interactúaEj. Las especies del género Yucca (Agavaceae) y las

polillas que se alimentan de sus flores y las polinizan

Mutualismo

Algunos organismos mutualistas se defienden recíprocamente. Ej., la anémona marina (con células urticantes en los tentáculos) sirve de refugio al pez payaso, que la defiende de otros peces que muerden los tentáculos

Interacciones competitivasGeneralmente los recursos (ej., alimento, territorio, madrigueras)

son limitados, pero los individuos de especies diferentes a menudo compiten por tenerlos

Sin embargo, la competencia (intraespecífica) entre individuos de la misma especie es más intensa que la competencia interespecífica

Competencia interespecífica

- Competencia por interferencia: Una especie evita activamente que otra use un recurso importante

- Competencia por explotación: Una especie usa un recurso y así reduce la cantidad disponible para individuos de otras especies

Competencia por interferencia

Dos carroñeros (águila y zorro) compiten por una osamenta de alce

Efectos de la competencia

Exclusión competitivaCuando dos especies necesitan el mismo recurso limitante para

sobrevivir o reproducirse en un hábitat determinado, el mejor competidor se impone y provoca la extinción de la especie menos competitiva

En general, los competidores pueden coexistir cuando no necesitan exactamente los mismos recursos. Sin embargo, la competencia limita el crecimiento poblacional de ambas especies. Ej.: cultivo de dos spp. de Paramecium con preferencias alimenticias diferentes: una come bacterias y la otra levaduras. Ambas coexisten, pero las poblaciones se reducen si crecen juntas.

Exclusión competitiva en Paramecium

Gráficos que ilustran el resultado de los experimentos de competencia realizados por Gause con dos especies de protistas ciliados: Paramecium caudatum y P. aurelia. Estas dos especies no pueden coexistir, porque ambas se alimentan de bacterias del medio de cultivo. Estos resultados corroboran el principio de exclusión competitiva.

Cultivos separados: Crecimiento logístico (curvas en S) y estabilidad poblacional

Spp. juntas en cultivo: exclusión competitiva; extinción de P. caudatum

Distribución de recursos

La subdivisión de un recurso esencial reduce la competencia entre especies que lo necesitan

Ejs.:

- Las raíces de especies de plantas diferentes que viven en el mismo sitio absorben agua y nutrientes a diferentes profundidades

- Las aves de diferentes especies buscan comida y refugio a diversas alturas del bosque: unas en el sotobosque, otras a alturas medias, otras en la copa (parte más alta) de los árboles

Interacciones entre depredador y presa

Los depredadores son consumidores que obtienen energía y nutrientes al capturar, matar y devorar presas

La abundancia relativa de depredadores y presas varía con el tiempo en respuesta a interacciones específicas y cambio de las condiciones ambientales

Grandes depredadores del pasado fueron muy exitosos, pero se extinguieron. Ej., Smilodon (tigre dientes de sable)

Respuestas del depredador a la densidad de presas

Número de presas matadas por depreda-dor por unidad de tiempo

Densidad de población de la presa

Respuesta tipo 1 (depredador pasivo)- El número de presas muertas depende de la densidad de presas. La proporción de presas capturadas es constante

Respuesta tipo 2- El consumo de presas es alto al inicio; después se nivela cuando el depredador se ha saciado. Así el número de presas muertas depende de la capacidad del depredador para capturarlas, devorarlas y digerirlas

Respuesta tipo 3- Cuando la densidad de presas es baja, la captura es más difícil. Por eso la respuesta del depredador es baja. El número de presas muertas aumenta sólo cuando la densidad de presas alcanza cierto nivel

Respuesta tipo 2 en la naturaleza. En un mes de invierno en Alaska cuatro jaurías de lobos (Canis lupus) cazaron caribúes (Rangifer tarandus). Al inicio el número de presas muertas fue mayor; después, cuando los lobos permanecieron saciados, la curva se niveló.

Respuesta del depredador a la densidad de presas

Nú-me-ro de pre-sas mu er-tas por día

Caribúes por kilómetro cuadrado

Cambios cíclicos en la abundancia de depredador y presa

Oscilaciones de la densidad de la liebre y del lince árticos, con base en el número de pieles comercializadas en la Compañía de la Bahía de Hudson, durante casi un siglo

El retraso en el tiempo de respuesta del depredador a la densidad de la presa puede producir cambios cíclicos en la abundancia de ambos. Cuando la densidad de presas es baja, la población del depredador se reduce; entonces aumenta la tasa de natalidad de la presa y su población aumenta. Con más alimento disponible, aumenta la población del depredador y se reduce la de la presa.

La interacción entre depredador y presa realmente es más compleja que lo que ilustra el gráfico. Generalmente intervienen otros factores: clima (ej. inviernos muy fríos), abundancia de alimento (plantas) para la presa, presencia de otros depredadores, búsqueda de otras presas, efecto de enfermedades contagiosas y patógenos, etc.

Coevolución de depredadores y presas

Las poblaciones de depredadores y presas ejercen presiones selectivas recíprocas

Rasgos genéticos que permiten a la presa escapar se volverán más frecuentes en la población

Una mejor defensa de la presa creará en el depredador una presión selectiva para mejorar la capacidad de ataque y captura

Una carrera armamentista evolutiva

- Los depredadores ejercen presión selectiva de mejores defensas en la presa. Las presas mejoradas seleccionan depredadores más eficientes

Defensas de las presas: exoesqueletos, sabor desagradable, compuestos químicos tóxicos, coloración de aviso, mimetismo, mal olor (zorrillo hediondo), aguijones, adaptaciones físicas como camuflaje y patas más largas y fuertes

Interacciones entre parásito y hospederoLos parásitos viven todo o parte de su ciclo de vida dentro de o

sobre otros organismos, de los que roban nutrientes

Los parásitos dañan, pero generalmente no matan a su hospedero- Algunos son patógenos, causan esterilidad o hacen al hospedero

más vulnerable a depredadores o enfermedades

Hospederos y vectores de parásitos

- Algunos parásitos pasan toda su vida dentro de o sobre un solo hospedero

- Otros parásitos tienen diferentes hospederos en varias etapas de su ciclo de vida. Los vectores (ej. insectos) llevan un parásito de un hospedero a otro

Plantas parásitas

Algunas plantas no son fotosintéticas; obtienen nutrientes de una planta parasitada (tres ejemplos a la derecha)

Algunas plantas fotosintéticas (ej., matapalos) roban nutrientes y agua de una planta hospedera

Invertebrados parásitos

Tenias (céstodos), tremátodos, nemátodos, garrapatas, muchos insectos, algunos crustáceos

Conopholis

Corynaea

Apodanthes (flores en tronco)

pulga

Parasitoides y parásitos socialesParasitoides

- Insectos que ponen huevos en otros insectos

- La larvas se alimentan del hospedero y lo matan.

Ejs.: fóridos (mosquitas) e icneumónidos

(avispitas)

- 15% de insectos pueden ser parasitoides

Parásitos sociales- Animales que se aprovechan del

comportamiento de un hospedero

para completar su ciclo de vida

- Ej.: cucos y otra aves

Agentes de control biológico

Algunos parásitos y parasitoides se crían comercialmente para usarlos como agentes de control biológico Ej.: Avispas parasitoides que ponen huevos en áfidos que

atacan cultivos

Sucesión ecológicaProceso en el que un conjunto de

especies reemplaza a otro al pasar el tiempo

Puede ocurrir en un hábitat nuevo, como una isla volcánica recién surgida o en el área de un terraplén (sucesión primaria)

Puede ocurrir en una región alterada, en la que previamente hubo una comunidad(sucesión secundaria)

Especies pioneras

Son colonizadoras oportunistas de hábitats nuevos o hábitats abandonados o destruidos- La sucesión primaria empieza cuando las especies pioneras (ejs., líquenes y musgos) colonizan un hábitat ruderal sin suelo- Las pioneras mejoran el ambiente (suelo, humedad, textura, porosidad), de modo que facilitan la colonización de la siguiente generación de especies (sobre todo plantas)

Factores que afectan la sucesión- El conjunto de especies (composición de especies) de una comunidad cambia frecuentemente y de modo impredecible- Las especies que conforman una comunidad dependen de (1) factores físicos, como el clima, (2) factores bióticos, como cuáles especies llegaron primero, y (3) el grado de alteración del ambiente

Introducción de especies en ambientes nuevosIntencional o accidentalmente, la gente lleva especies extrañas (“exóticas”) a

otras regiones

Especie introducida (“exótica”)

- Dispersada desde su hábitat natural, se establece permanentemente en un hábitat nuevo

- Con frecuencia compite con algunas especies nativas que son ecológicamente equivalentes, porque en el hábitat nuevo la especie introducida no tiene los competidores, depredadores, parásitos ni enfermedades que la mantuvieron controlada en el hábitat original

Ciertas especies invasoras, introducidas por actividades humanas, están afectando las comunidades nativas de todos los continentes. En Costa Rica el problema todavía no es muy serio, pero hay ejemplos recientes: guecos (lagartijas asiáticas), manzana rosa (árbol ornamental asiático), Crassocephalum crepidioides (hierba africana), pez león (depredador de otros peces, con aletas venenosas, del Océano Índico)

Conejos en Australia

En 1859 un finquero importó y liberó dos docenas de conejos europeos. Sin enemigos naturales, se convirtieron en una plaga de 200 a 300 millones. Desastre ecológico por pérdida de vegetación y reducción de alimento para animales nativos. Gran costo económico y científico para poder controlar la plaga.

Patrones biogeográficos en la estructura de las comunidades

Biogeografía- Estudio científico de la distribución geográfica de las especies en

ambientes naturales- Los patrones de distribución difieren entre hábitats o regiones

diferentes

Tierra firme y ambientes marinosGeneralmente la riqueza de especies es mayor en los trópicos y se reduce progresivamente hacia los polos- Los hábitats tropicales tienen condiciones que un mayor número

de especies puede tolerar (temperatura, humedad, temporada de crecimiento más larga)

- Las comunidades tropicales a menudo han estado evolucionando más tiempo que las templadas

- La riqueza de especies puede auto-reforzarse. Por ej., mayor número de especies de árboles tropicales permite vivir a mayor número de animales herbívoros, a mayor número de depredadores de herbívoros, a mayor número de parásitos, parasitoides, etc.

Modelo de equilibrio de la biogeografía de islas

El número de especies en una isla refleja un equilibrio entre tasa de inmigración de nuevas especies y tasa de extinción de especies establecidas- La distancia de una isla a una fuente de colonización afecta la

inmigración (efecto de distancia)- El tamaño de una isla afecta las tasas de inmigración y de

extinción (efecto de área)

* El modelo de equilibrio de la biogeografía de islas puede usarse para describir los parques nacionales y otras áreas protegidas como islas en medio de un mar de hábitats degradados

* La poblaciones isleñas enfrentan presiones selectivas diferentes y evolucionan de modo diferente a los parientes que quedaron en el continente