Influencia del medio ambiente en los organismos

Transcripción

1 Universidad de Sonora Licenciatura en Biología Curso: Ecología Influencia del medio ambiente en los organismos Francisco Molina Freaner

2 Biósfera De lo sencillo a lo complejo Región Paisaje Ecosistema Comunidad Interacción Población Individuo En esta parte cubrimos la ecología de individuos (ecofisiología), su tolerancia a factores del medio ambiente y el concepto de nicho ecológico

3 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

4 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

5 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

6 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.

7 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}

8 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

9 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

10 Ambiente externo y ambiente interno Los organismos necesitan un ambiente interno relativamente constante para mantener las condiciones internas dentro de un rango tolerable Homeostasis

11 Tolerancia ambiental

12 Temperatura (ºC) 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 Tasa fotosintética (% del máximo) Arbusto del desierto Musgo boreal

13 Rango de tolerancia en animales Las especies tropicales mantienen una tasa metabolica constante bajo un rango mas estrecho de temperatura Especies tropicales Las especies del Ártico mantienen una tasa metabólica constante para un rango mas amplio de temperatura Especies Árticas Temperatura ambiental (ºC) Zona termo-neutral

14 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

15 qué relación existe entre distribución y abundancia? No hay individuos Abundancia promedio muy baja Abundancia moderada Abundancia alta Abundancia alta

16 Abundancia y distribución La abundancia y distribución de los seres vivos refleja la variación ambiental

17 Factores abióticos que limitan la distribución de las especies Límite norte de la distribución del vampiro Desmodus rotundus Registros recientes Registros fósiles Temperatura mínima de enero: 10ºC

18 Distribución del sahuaro

19 Heladas y el límite norte de la distribución del sahuaro < 0 ºC por mas de 36 hr 0ºC por menos de 24 hr

20 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.

21 G. Evelyn Hutchinson Concepto de nicho ecológico

22 Concepto de nicho

23 Dimensiones del nicho TEMPERATURA Unidimensional TEMPERATURA H U M E D A D H U M E D A D Tamaño del alimento TEMPERATURA Tridimensional TEMPERATURA Bidimensional

24 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

25 Como las interacciones modifican el nicho fundamental Experimento clásico en Ecología La importancia de la competencia en la abundancia y distribución de especies

26 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:

27 Balanus Marea alta Distribución de los adultos de Chthamalus Distribución de los adultos de Balanus Marea baja

28 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

29 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

30 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

31 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

32 Distribución de Balanus y Chthamalus Intermarea alta Balanus Chthamalus Chthamalus ROCA Intermarea baja Adulto Larva Adulto Larva

33 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.

34 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?