Influencia del medio ambiente en los organismos · agua, los nutrientes y la radiación solar para...
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Influencia del medio ambiente en los organismos
Francisco Molina Freaner [email protected]
Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: Ecología
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Individuo
Población
Interacción
Comunidad
Ecosistema
Paisaje
Región
Biósfera De lo sencillo a lo complejo
En esta parte cubrimos la ecología de individuos (ecofisiología), su tolerancia a factores del medio ambiente y el concepto de nicho
ecológico
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Individuo: unidad básica de la ecología
• Partimos del individuo para examinar los procesos y las restricciones a las que se enfrenta para conservar la vida bajo variadas condiciones medioambientales
• Es el individuo quien detecta y responde al ambiente físico predominante
• Por eso, el organismo individual forma la unidad básica en ecología
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Medio Ambiente
• Ningún organismo vivo se encuentra aislado. Viven inmersos en el medio ambiente
• El medio ambiente es el espacio de condiciones físicas, químicas y biológicas particulares donde
viven los organismos • El medio ambiente tiene componentes bióticos,
que se refieren a la presencia de otros organismos y componentes abióticos, que se refieren a las condiciones físicas y químicas del ambiente
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Distribución de las especies
• ¿por qué las especies viven solo en algunos lugares del
planeta y no en otros?
• ¿Dispersión?
• ¿Interaciones bióticas?: competencia, depredación,
herbivoría, mutualismo, etc.
• ¿Condiciones abióticas? Las condiciones o factores
abióticos que permiten la vida de los organismos de las
especies tienen que ver con su fisiología (funcionamiento):
ésta determina su grado de tolerancia y sus requerimientos
ante condiciones abióticas particulares. La rama de la
ecología que estudia estos temas es la ecofisiología
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Límites a la distribución
Especies ausente porque …
¿Dispersión limita la distribución?
Si
No
Área inaccesible o tiempo insuficiente
¿Factores bióticos limitan la distribución?
Si
No
Depredación, parasitismo, competencia
¿Factores abióticos limitan la distribución?
Factores
químicos: salinidad, pH, nutrientes, etc.
Factores
físicos: temperatura, luz, fuego, etc.
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¿cómo vivir en un ambiente variable?
• Las condiciones ambientales varían en el espacio y tiempo y los organismos han evolucionado mecanismos para enfrentar la variabilidad ambiental
• Mecanismos:
Adaptación
Aclimatación
Escape {migración, reposo (torpor), etc}
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Factores abióticos: ¿recursos o condiciones?
• Los factores abióticos pueden ser recursos o condiciones
• Los recursos son elementos del ambiente que los organismos usan o consumen. Por ejemplo, el agua, los nutrientes y la radiación solar para las plantas; recursos alimenticios para los animales y materia orgánica muerta para los descomponedores
• Las condiciones las experimentan los organismos, no las consumen. Por ejemplo, la temperatura, pH, salinidad y la velocidad del viento
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Nociones de ecofisiología
• Las características fisiológicas de los organismos son las que determinan sus niveles de tolerancia y sus requerimientos ante condiciones abióticas particulares.
• Los niveles de tolerancia a los factores del medio ambiente físico dependen de la estructura y función de las enzimas.
• En general a mayor temperatura mayor actividad enzimática. Sin embargo, a altas temperaturas las proteínas se desnaturalizan y por eso las enzimas tienen un rango óptimo para funcionar eficientemente
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Ambiente externo y ambiente interno
• Los organismos necesitan un ambiente interno relativamente constante para mantener las condiciones internas dentro de un rango tolerable
Homeostasis
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Tolerancia ambiental
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Curva de tolerancia en plantas
Un musgo del bosque boreal fotosintetiza a una tasa máxima a los 15 ºC
Un arbusto del desierto fotosintetiza a una tasa máxima a los 44 ºC
Arbusto del desierto
Musgo boreal
Tasa
foto
sint
étic
a (%
del
máx
imo)
Temperatura (ºC)
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Rango de tolerancia en animales
Las especies tropicales mantienen una tasa metabolica constante bajo un rango mas estrecho de temperatura
Las especies del Ártico mantienen una tasa metabólica constante para un rango mas amplio de temperatura
Temperatura ambiental (ºC)
Especies tropicales
Especies Árticas
Zona termo-neutral
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Tolerancia ambiental y abundacia
Cada ser vivo presenta, frente a los distintos factores ecológicos, rangos de
tolerancia. Si las condiciones abióticas son las que determinan la distribución, uno esperaría que la abundancia de la especie en cuestión varíe de acuerdo a la variación del ambiente abiótico. En este escenario, la abundancia sería mas alta
cerca del óptimo ecológico y tendería a disminuir hacia las regiones donde las condiciones ambientales se vuelven factores limitantes
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¿qué relación existe entre distribución y abundancia?
No hay individuos
Abundancia promedio muy baja
Abundancia moderada
Abundancia alta
Abundancia alta
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Abundancia y distribución
La abundancia y distribución de los seres vivos refleja la variación ambiental
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Factores abióticos que limitan la distribución de las especies
Registros recientes Registros fósiles Temperatura mínima de enero: 10ºC
Límite norte de la distribución del vampiro Desmodus rotundus
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Distribución del sahuaro
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Heladas y el límite norte de la distribución del sahuaro
< 0 ºC por mas de 36 hr
0ºC por menos de 24 hr
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Factores limitantes (ley del mínimo)
• La distribución de una especie está controlada por el factor ambiental para cual el organismo tiene el menor rango de tolerancia. La noción de factor limitante proviene de la ley del mínimo de Liebig, que plantea que los organismos estan limitados por el recurso o condición que se encuentre en menor cantidad o que alcanze valores mas extremos. Ej: agua en el desierto, temperaturas bajas en los polos, etc.
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G. Evelyn Hutchinson
Concepto de
nicho ecológico
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Concepto de nicho
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TEMPERATURA
H
U
M
E
D
A
D
H
U
M
E
D
A
D
TEMPERATURA
TEMPERATURA
Dimensiones del nicho
Unidimensional
Tridimensional
Bidimensional
Tamaño del alimento
TEMPERATURA
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Definición de nicho de Hutchinson
• El nicho fundamental: El conjunto de recursos y
condiciones que permiten la sobrevivencia y reproducción
de un organismo, y por ende la persistencia de la especie.
Muchos recursos y condiciones interactúan para formar el
nicho.
• El nicho efectivo: La porción del nicho fundamental que
efectivamente está ocupado por la especie cuando se ve
restringida por la interacción con otros organismos ya sea
por competencia, depredación, parasitismo o
enfermedades.
- Hutchinson 1958
Abióticos vs. bióticos
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Como las interacciones modifican el nicho fundamental
• Experimento clásico en Ecología • La importancia de la competencia en la
abundancia y distribución de especies
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Competencia entre percebes Competencia afecta la distribución y abundancia
Zona intermarea rocosa Percebes adultos fijos a las rocas Larvas se establecen a lo largo de la zona de intermarea crustáceos cirrípedos, conocidos como percebes o bellotas de mar. Estudio clásico de competencia Joseph Connell (1961) Ecology 42:710-723
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Marea alta
Marea baja
Distribución de los adultos de Balanus
Distribución de los adultos de Chthamalus
Balanus
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Observaciones e hipótesis
• Larvas se establecen a lo largo de casi toda la zona de intermareas
• Los adultos de Chthamalus solo se encuentran en la zona alta de intermareas
• Los adultos de Balanus solo se les encuentra en la zona baja y media de intermareas
• Hipótesis: Balanus excluye a Chthamalus
¿Por recursos? ¿Por espacio?
• Hipótesis: Chthamalus no puede tolerar estar sumergido • Hipótesis: Balanus no puede tolerar la desecación
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Experimentos
• En rocas con larvas y adultos jóvenes Remoción de Balanus
Control, sin remoción
• En rocas con adultos jóvenes de una sola especie Transplante de Balanus a la zona baja y alta de
intermareas Transplante de Chthamalus a la zona baja y alta de
intermareas
• Seguimiento del destino de los individuos marcados a lo largo del tiempo
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Resultados 1
• En la zona de intermarea baja e intermedia:
Balanus crece rapidamente y desplaza a Chthamalus. Competencia por espacio, Balanus gana el espacio
Chthamalus sobrevive bien en la zona baja solo si Balanus es removido
Cuando Balanus está presente, Chthamalus es eliminado completamente
La distribución de Chthamalus está limitada por competencia interespecífica con Balanus
Exclusión competitiva local
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Resultados 2
• En la zona alta de intermarea: Balanus no sobrevive independientemente de la
presencia de Chthamalus
Sensible a la desecación. En cambio Chthamalus tolera condiciones secas
El limite superior de Balanus está determinado por el ambiente físico
Chthamalus tiene un refugio de la competencia en la zona alta, donde escapa de los efectos de su competidor
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Distribución de Balanus y Chthamalus
Intermarea baja
Intermarea alta
Chthamalus
ROCA
Balanus
Adulto Larva
Chthamalus
Adulto Larva
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Nicho efectivo
• El nicho efectivo: La porción del nicho
fundamental que efectivamente está ocupado
por la especie cuando se ve restringida por la
interacción con otros organismos ya sea por
competencia, depredación, parasitismo o
enfermedades.
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Siguientes clases
• Clima
• Vida en un medioambiente variable
• Preguntas: Define que es el nicho
fundamental y que es el nicho efectivo.
¿Que factores limitan la distribución de las
especies?