Tema 5a. Interacciones entre especies

Transcripción

1 Tema 5a. Interacciones entre especies 1. Tipos de interacciones 2. Competencia inter-específica 3. Depredación 4. Otras interacciones: simbiosis, mutualismo, etc Profesor: Salvador Rebollo, Dpto de Ecología, Universidad de Alcalá 1

2 Bibliografía Begon, M., Harper, J.L. & Townsend, C.R Ecología: Individuos, Poblaciones y Comunidades. Ediciones Omega, Barcelona. Ricklefs, R. E Invitación a la ecología. La economía de la naturaleza.(4º ed). Editorial Rodríguez, J Ecología. Ediciones Pirámide. Madrid. Smith, R.L. & Smith, T.M Ecología (4ª Edición). Pearson Educación. Madrid. Terradas, J Ecología de la vegetación. Ediciones Omega. Barcelona. 2

3 1. Tipos de interacciones Terradas 2001 Semillas de Acacia dealbata, algunas portando todavía los eleosomas que sirven de recompensa a ciertas hormigas. En los ecosistemas hay una compleja red de interacciones entre organismos. En la figura se muestran algunas relaciones interespecíficas positivas que tienen las plantas para actividades claves como la polinización de las flores, la diseminación de las semillas, la obtención de recursos (nutrientes) del suelo, la descomposición (mineralización) de la materia orgánica del suelo para reciclar de nuevo los nutrientes. También relaciones inter-específicas negativas como la herbivoría (cuadro inferior 3 izquierdo) que dan lugar a mecanismos de defensa en las plantas (espinas, sustancias repelentes, etc).

4 1. Tipos de interacciones Smith & Smith 2000 Las interacciones entre dos especies (A y B) pueden clasificarse según sus efectos sean neutros (0), positivos (+) o negativos (-). En las relaciones mutualistas (o de facilitación) ambas especies resultan beneficiadas. En las relaciones de competencia ambas especies resultan perjudicadas. En las relaciones de depredación (donde se podría también incluir el parasitismo y el parasitoidismo) una especie resulta beneficiada y otra perjudicada. 4

5 1. Tipos de interacciones Comensalismo (+ 0) Comensalismo (+ 0)? Parasitismo (+ -)? Comensalismo (+ 0)? Mutualismo (+ +)? Comensalismo (+ 0)? Mutualismo (+ +)? Hongo Penicilium y bacterias. El hongo produce la penicilina que impide el crecimiento de las bacterias Amensalismo (- 0)? 5

6 1. Tipos de interacciones El signo y la intensidad de la interacción entre las especies no es fijo sino que depende de las condiciones ambientales. En el ejemplo se muestra que cuando el clima es más próximo a caliente-húmedo la especie de escarabajo de la harina dominante es Tribolium confusum, mientras que a medida que el clima se hace más frío y seco la especie dominante es Tribolium castaneum. 6

7 1. Tipos de interacciones El ambiente influye en el resultado de las interacciones inter-específicas y en la abundancia de cada tipo de interacción. Huston en 1979 considera que en los ambientes con productividad alta y baja tasa de perturbación suele haber Depredadores y herbívoros claves para mantener la diversidad de especies. En los ambientes con productividad baja suele haber especies claves para la obtención de recursos de la comunidad. Las plantas frecuentemente se asocian en torno a especies con capacidad para fijar nitrógeno o con capacidad para aminorar las condiciones ambientales extremas (protegen del frío, la desecación, la herbivoría, etc). En condiciones intermedias son más frecuentes las relaciones mutualistas, es decir, donde ambas especies resultan beneficiadas. 7

8 2. Competencia inter-específica En las relaciones de competencia interespecífica ambas especies resultan perjudicadas. Para estudiar estas relaciones es muy importante hacer experimentos que demuestren los efectos negativos sobre las especies. En este sentido conviene recordar el experimento de competencia entre especies de Paramecium que vimos en el Tema 2. Dicho experimento permite cuantificar los efectos negativos de unas especies sobre otras al comparar cultivos donde las especies crecen aisladas con cultivos donde las especies crecen en convivencia. Este experimento demuestra que, como resultado de la competencia interespecífica, dos especies no pueden convivir si utilizan el mismo nicho ecológico (principio de exclusión competitiva). 8

9 2. Competencia inter-específica Los experimentos son necesarios para estudiar los recursos sometidos a competencia. En este experimento se trata de diferenciar la competencia por la luz y la competencia por los recursos edáficos entre dos especies de plantas. Se diseñan experimentos donde las plantas crecen en la misma o en macetas distintas y comparten o no el mismo espacio aéreo. 9

10 2. Competencia inter-específica El resultado de la competencia por los recursos (es decir, que especie será dominante y cual será subordinada) depende del grado de agotamiento del recurso que soporta cada especie. Tilman hizo un elegante experimento con diatomeas (algas que utilizan silicato para fabricar una especie de caparazón) donde demuestra que la especie dominante será la que soporte un nivel más bajo de concentración de silicato (es decir, Synedra sola). 10

11 2. Competencia inter-específica Lotka y Volterra fueron dos investigadores que desarrollaron simultáneamente unos modelos matemáticos para explicar la competencia inter-específica y predecir su resultado utilizando ecuaciones logísticas. Alfa 12 es la equivalencia de la especie 2 en unidades de especie 1. Alfa 21 es la equivalencia de la especie 1 en unidades de especie 2. Estos autores demostraron que el resultado de la competencia inter-específica entre dos especies también depende de la intensidad de la competencia intra-específica. La coexistencia entre dos especies es posible si la intensidad de la competencia intraespecífica es superior a la inter-específica. Esto tiene que ver con el grado de solapamiento entre los nichos tróficos de las especies, si el solapamiento es bajo una especie limita más el crecimiento de los individuos de su propia especie que los individuos de la otra especie. 11

12 2. Competencia inter-específica Segregación espacial de las distintas especies de palomas en el archipiélago de Nueva Bretaña. Ninguna isla es compartida por las dos especies. Cada isla está ocupada sólo por una especie. Se supone que es debido a la exclusión competitiva. 12

13 2. Competencia inter-específica Ricklefs 1998 Las especies ocupan nichos tróficos distintos según se encuentren viviendo solas o en convivencia con otras especies. En convivencia las especies evolucionan para separar (segregar) sus nichos y reducir la competencia. El ejemplo de la figura hace referencia a los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos. En las islas donde hay varias especies de pinzones conviviendo juntas cada especie se especializa en un determinado tamaño de semillas, para lo cual modifica, por evolución, el tamaño de su pico. Este efecto de la competencia interespecífica, por afectar a características morfológicas de las especies, se denomina segregación de caracteres. Cuando están presentes varias especies, el espectro de tamaños de semillas que se consumen es más grande y existen especies especializadas en semillas pequeñas y otras en semillas grandes. 13

14 2. Competencia inter-específica Smith & Smith 2000 Como resultado de la competencia inter-específica y de la segregación de caracteres puede producirse una radiación adaptativa a partir de una especie original. El resultado es que la competencia fuerza la aparición de múltiples especies cada una de ellas especializada en recursos tróficos diferentes 14

15 3. Depredación La depredación es una importante relación interespecífica en la que una especie resulta beneficiada (depredador) y otra especie resulta perjudicada (presa). Dentro de la depredación podemos incluir varios tipos de interacciones: 1) La depredación típica, en la que el depredador es mayor y más fuerte que la presa y la mata. 2) La herbivoría, en la que el depredador es un herbívoro y la presa una planta. El depredador puede o no matar a la presa. 3) El parasitismo, enfermedades debidas a parásitos como bacterias, virus, etc, en las que el depredador tiene un tamaño mucho menor que la presa. El depredador puede o no matar a la presa. 4) El parasitoidismo en el que el depredador mantiene viva y anestesiada a la presa durante un periodo largo de tiempo para consumirla lentamente hasta matarla. El parasitoide y su presa suelen tener tamaño similar o la presa es incluso algo mayor. 15

16 3. Depredación Relación entre la abundancia del depredador y la abundancia de la presa a) No relación: las poblaciones del depredador y la presa cambian de manera independiente. b) La presa no depende del depredador, sino que el depredador depende de la presa. c) La presa aparentemente depende del depredador. Ciclos acoplados entre la abundancia del depredador y la presa. Distintos ejemplos de relaciones entre las abundancias de los depredadores y las presas. 16

17 3. Depredación La capacidad del depredador para regular las poblaciones de sus presas depende de la respuesta del depredador al aumento de la abundancia de sus presas (respuestas funcionales). La figura muestra diferentes tipos de respuestas: a) Respuesta tipo I, existe un aumento lineal de la depredación a medida que aumenta la presa. b) Respuesta tipo II, el incremento del consumo de la presa es cada vez menor. c) Respuesta tipo III, se producen dos fases, una fase inicial de bajo consumo cuando la presa es escasa y una fase final de elevado consumo cuando la abundancia de la presa supera un cierto umbral. Es la respuesta que tiene mayor capacidad reguladora. Smith & Smith

18 3. Depredación Las respuesta tipo III llevan frecuentemente a cambios bruscos de dieta denominados permutación de la dieta. En ellos un depredador cambia completamente de dieta cuando una de sus presas pasa a ser muy abundante, concentrando su dieta en dicha presa. 18

19 3. Depredación Para comprender el origen de los ciclos acoplados entre depredador y presa es necesario hacer experimentación. En este experimento se demuestra que los ciclos de la presa que aparecen en la figuras (a y c) ocurren sin necesidad de la presencia del depredador (figura b y d). Esto demuestra que realmente era el depredador el que dependía de la presa 19

20 3. Depredación Tras muchos experimentos parece demostrado que los cambios en la abundancia de la liebre ártica no dependen de la abundancia de los linces sino de los cambios cíclicos en la abundancia del alimento de la liebre (brotes de diferentes especies de leñosas). 20

21 3. Depredación Las poblaciones del salmón de kokanee y de su depredador, el Pigargo de cabezablanca, desaparecieron del lago Flathead como consecuencia de la introducción de una especie exótica de gamba. Esta gamba proliferó en el lago consumiendo de manera más eficiente que el salmón el zooplancton del lago. Ejemplos de relaciones depredador-presa 21

22 4. Otras interacciones Simbiosis o mutualismo, se produce cuando ambas especies resultan beneficiadas. Un ejemplo importante es la co-evolución entre plantas con frutos y especies dispersadoras de sus semillas. La planta distribuye la energía entre dos partes del fruto: a) las semillas y b) la parte carnosa destinada a atraer a los dispersadores. Un individuo egoista fabrica frutos llenos de semillas pero con poca parte carnosa. Estos frutos apenas se dispersan porque son poco apetecibles para los dispersadores. Un individuo generoso producirá frutos muy carnosos pero con pocas semillas. Son muy apetecibles por los dispersadores pero éstos apenas dispersarán semillas. Es lo que suele ocurrir con las variedades de frutales destinadas al consumo humano. En las especies de plantas mediterráneas se ha llegado a distintos tipos de equilibrios evolutivos dependiendo del tipo de sustancia atrayente del fruto y el tipo de dispersador al que va destinado. Ha dado lugar a una fructífera línea de investigación sobre co-evolución de gran prestigio internacional. 22