Unidad Temá+ca 17. Depredación

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1 Tipos de depredación. El sistema depredador-presa de Lotka y Volterra. Respuestas numérica y funcional de los depredadores. Estrategias de los depredadores y defensa de las presas. Vídeo lobo-cabra (4:27) Vídeo avispa-oruga (1:05) Vídeo avispa parasitoide (5:02) Unidad Temá+ca 17. Depredación Efecto B sobre A Tipos de interacciones Qué le ocurre a la especie/individuo A en presencia de B: incrementa [+], disminuye [-] o no cambia [0] su abundancia/eficacia biológica? Efecto A sobre B Interacción---- neutral comensalismo mutualismo (simbiosis) competencia amensalismo depredación parasitismo Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 1

2 -- Qué es la depredación desde el punto de vista de la ecología?: ( ) la depredación es el consumo de un organismo (la presa) por otro organismo (el depredador), estando la presa viva cuando el depredador la ataca por primera vez. -- Qué tipos de depredación podemos distinguir? TAXOÓMICA: carnívoros (consumen animales), herbívoros (consumen vegetales) y omnívoros (consumen ambos) FUCIOAL: Depredadores verdaderos Ramoneadores Parásitos Parasitoides más Tipos de depredación Tipos de depredación Eficacia biológica de la víctima úmero de víctimas atacadas en un ciclo vital 0 >0 1 >1 PARASITOIDE PARÁSITO DEPREDADOR MICROPARÁSITO Simplificado de Lafferty y Kuris 2002 (TREE, 17: , Trophic strategies, animal diversity and body size ) Fuentes: definición en Begon et al. 1995, p.291. Imágenes de Office salvo. vitripennis por Dave Shuker en westgroup.icapb.ed.ac.uk y tenia en wikimedia Imágenes de tenia en wikimedia, pulga en flea.smart-tricks.com, zorro en opennature.com, conejo en wikimedia commons, flores de spaincenter.org Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 2

3 Modelos depredador-presa: Lotka-Volterra -- Desarrollado para entender la dinámica depredador-presa (1926 y 1932) - El modelo tiene dos componentes: P, abundancia del depredador, y, abundancia o biomasa de las presas (o plantas) - Asumamos que en ausencia de depredadores las presas aumentarán exponencialmente pero son eliminadas por los depredadores a una tasa que depende de los encuentros entre depredadores y presas, en función de P,, y de la eficiencia del depredador en encontrar y capturar las presas (a) TAREA PAREJAS: Modelos depredador- presa: Lotka- Volterra Dado el modelo: Cuál sería la isoclina de crecimiento cero para la población de presas? Y la de la población de depredadores? - Asumamos que los depredadores declinarán si no tienen presas, con una tasa de mortalidad (q) lo que se contrarresta con los nacimientos, que dependen de la tasa de ingestión de presas y la eficacia del depredador en convertir ese alimento en descendencia (f) Podríamos combinarlas en un mismo diagrama de fases? Cómo? Cuál sería la trayectoria poblacional que predeciría este diagrama? Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 3

4 ESTABILIDAD EUTRA: las poblaciones siguen ciclos indefinidos hasta que una perturbación los desplaza hacia otro distinto luego no se darían los ciclos regulares que se observan en la naturaleza? Modelos depredador-presa: Lotka-Volterra UMA Efecto de la depredación -- Oscilaciones acopladas. Otro ejemplo clásico: liebre americana Lepus americanus y lince canadiense Lynx canadensis Fuente: Ecology. Begon et al Cap. 10. XLS: Alexei Sharov ( UMA: Dpto. Ecología Univ. Málaga XLS Fuente: Ecology. Begon et al Cap. 10. Krebs et al What drives the 10-year cycle of snowshoe hares? Bioscience, 51, Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 4

5 TAREA PAREJAS (3 ) Modelos depredador- presa: Lotka- Volterra Este modelo no es muy realista, qué procesos de los que ya hemos hablado podríamos incluir para hacerlo más realista? Respuestas numéricas -- Qué carencia más obvia tiene el modelo de Lotka-Volterra? la abundancia de las presas sólo depende de la depredación, pero no de las interacciones con otras presas la abundancia de los depredadores sólo depende de la cantidad de presas y de la eficacia de captura, que se asume constante e.d., no se han incorporado los efectos de la competencia P las presas compiten por sus recursos; en K sólo se pueden mantener a sí mismas incluso en ausencia de depredadores P K la interferencia mutua entre depredadores se incrementa y la tasa de consumo (a) disminuye; se alcanza un límite determinado por otros recursos Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 5

6 Respuestas numéricas P K si además incorporamos el efecto Allee (mayor eficacia obteniendo alimento o defendiéndose de depredadores en grupos grandes) la ICC de las presas puede tener una forma acampanada. Respuesta funcional y numérica -- La tasa de depredación ( a ) se incrementa cuando se incrementa la densidad poblacional de las presas: porque los depredadores aumentan su tasa de consumo (respuesta funcional) porque la densidad de depredadores se incrementa (respuesta numérica) RESPUESTA FUCIOAL (modelo de C.S.Holling, 1959) Los depredadores emplean su tiempo en (1) buscar la presa (2) manipularla (perseguirla, cazarla, comerla y digerirla) T = T búsqueda + T manipulación A más presas, más tiempo empleado manipulándolas T manipulación = a T m a presas atacadas T m tiempo de manipulación de una presa Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 6

7 Respuesta funcional y numérica Asumimos que el depredador prospecta un área determinada por unidad de tiempo y captura las presas que se encuentran allí a tasa de búsqueda a = a T búsqueda T búsqueda = a /(a ) T = T búsqueda + T manipulación densidad de presas a presas atacadas T búsqueda tiempo empleado en buscar presas Respuesta funcional y numérica - Se consideran tres tipos principales de respuesta funcional Tipo I: la tasa de consumo aumenta linealmente con la abundancia del alimento a d = a/ T = a /(a ) + a T m a = T a /(1+T m a ) asíntota: T/T m la pendiente es a Daphnia magna consume células de levadura filtrándolas de un volumen de agua, de forma que hasta que su aparato filtrador se sature consumirá tanto más cuanto más haya. XLS Fuente: Alexei Sharov ( Ecology. Begon et al Cap. 10 (modificaciones propias). Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 7

8 Respuesta funcional y numérica Respuesta funcional y numérica Tipo II: la tasa de búsqueda es constante, los depredadores se sacian y la mortalidad de las presas disminuye con la densidad de las presas Tipo III: los depredadores incrementan su actividad de búsqueda cuando la densidad de presas se incrementa a a Ishnura sobre Daphnia Bison sobre Carex Los depredadores causan máxima mortalidad para baja... pero consumen una fracción despreciable para altas Los depredadores incrementan su actividad (mediados por feromonas de sus presas) o adquieren una imagen de búsqueda Fuente: Alexei Sharov ( Ecology. Begon et al Cap. 10 (modificaciones propias). Fuente: Alexei Sharov ( Ecology. Begon et al Cap. 10 (modificaciones propias). Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 8

9 Respuestas funcionales -- Los tres tipos de curvas teóricas se estabilizan para una densidad de la presa alta -- y difieren principalmente en el cambio del consumo para densidades bajas -- todas indican que la captación de energía se hace a una tasa limitada, como ocurre también en plantas Alces y lobos en norteamérica Las respuestas más comunes son de tipo 2 Fotosíntesis de un helecho y una planta de desierto Respuestas funcional y numérica -- La respuesta combinada (multiplicar respuesta funcional por la numérica): -- El porcentaje de presas consumidas por el depredador es: Se predice que el porcentaje de presas consumidas debería disminuir con la densidad de presas, puesto que ambas respuestas de los depredadores se estabilizan con densidades intermedias de presas, mientras que la abundancia de las presas sigue creciendo mecanismo: saciedad del depredador Magicicada septendecim Fuente: Ecology. Molles Cap 6. Fuente: Ecology. Molles Cap 14. Fotografía: Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 9

10 Respuestas funcional y numérica - Los depredadores y parásitos pueden regular las poblaciones de sus presas en las fases iniciales de crecimiento de estas - Las presas escapan a sus enemigos cuando adquieren altas densidades Estrategias defensivas de las presas -- Las presas desarrollan mecanismos de defensa: - mimetismo y cripsis - defensa comportamental y huída - defensa química que las hacen difíciles de capturar lo que conduce a coevolución entre depredadores y presas (carreras de armamento por presiones selectivas mutuas) los depredadores eliminan a las presas que no se defienden bien, por lo que aumentan las defensas en la población y los peores cazadores no dejan descendencia Fuentes: FAO, Schistocerca: adnmundo.com, encina de J.C.Sánchez (fotos.devaldemoro.es), foto de bellotas de la tesis doctoral de Raúl Bonal Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 10

11 Estrategias depredadores y defensas de las presas -- La depredación por grandes carnívoros puede estar dirigida hacia los individuos más inofensivos (menor VR: juveniles, enfermos, viejos) menor efecto en la dinámica poblacional [EFECTO ECOLÓGICO] - Los guepardos y licaones cazan con preferencia gacelas de Thompson jóvenes (a) porque son más fáciles de capturar (b), corren menos y maniobran peor (c) Estrategias depredadores y defensas de las presas -- La depredación por grandes carnívoros puede estar dirigida hacia los individuos más inofensivos (menor VR: juveniles, enfermos, viejos) menor efecto en la dinámica poblacional [EFECTO ECOLÓGICO] - Los guepardos y licaones cazan con preferencia gacelas de Thompson jóvenes (a) porque son más fáciles de capturar (b), corren menos y maniobran peor (c) DEPREDACIÓ: EFECTO EVOLUTIVO (carrera de armamentos) What but the wolf s tooth whittled so fine The fleet limbs of the antelope un porcentaje mayor de lo que cabría esperar al azar Qué otra cosa sino los dientes del lobo tallaron tan perfectamente Los rápidos miembros del antílope Robinson Jeffers (recogido en Where the wild things were, de W.Stolzenburg, p.148) Fuente: Ecology. Begon et al Cap. 9 (modificaciones propias). Fotografía: listnature.org Fuente: Ecology. Begon et al Cap. 9 (modificaciones propias) Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 11

12 Estrategias defensivas de las presas Defensas químicas constitutivas muy importantes para organismos sésiles, que no pueden huir Los peces de arrecife comían menos unos cebos si estos tenían extracto de esponja marina Estrategias defensivas de las presas El escarabajo bombardero (Brachinus spp) puede disparar chorros de hidroquinonas a gran temperatura. Muchos artrópodos disponen de defensas químicas Algunos animales acumulan las sustancias tóxicas de las plantas que comen ( y lo anuncian!) Fotografía: Danaus plexippus: Asclepias curassavica: esponja: madridmasd.org Mariposa monarca (aposemática) y asclepiadácea Fuente: Thomas Eisner For love of insects (capítulo 1) Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 12

13 Estrategias defensivas de las presas Defensas comportamentales. Muchos animales tienen estructuras que sorprenden al depredador Papilio troilus Fuente: Thomas Eisner For love of insects (capítulo 3) Automeris io Ecología. Grado Biología. Javier Seoane 13