Universidad de Sonora Licenciatura en Biología Curso: ecología Mutualismo Francisco Molina Freaner freaner@unam.mx
biosfera región paisaje ecosistema comunidad interacción población Interacciones entre especies: el caso del mutualismo individuo
Que es una interacción mutualista? El mutualismo es una relación entre miembros de dos especies que beneficia a ambos Gracias a esta relación, los individuos de ambas especies mejoran la sobrevivencia, el desarrollo o la reproducción Algunos autores piensan que esta interacción suele ser una explotación recíproca en lugar de un esfuerzo de cooperación
12 :efecto per cápita de la especie 1 sobre la 2 Modelo de mutualismo dn d = (K - N) Logistico r N t K coeficientes de interacción positiva 21 :efecto per cápita de la especie 2 sobre la 1
Predicciones bajo un sistema mutualista
Tipos de mutualismo El mutualismo puede ser simbiótico o asimbiótico También pueden clasificarse como obligado o facultativo En el mutualismo simbiótico, los individuos coexisten y la relación es forzosa. Al menos uno de los dos miembros se vuelve totalmente dependiente del otro. Algunas formas son tan permanentes y forzosas que la distinción entre los organismos se vuelve difusa
Simbiosis El Mutualismo no es sinónimo de simbiosis Mutualismo: interacción mutuamente benéfica Simbiosis (del griego: σύν syn juntos"; y βίωσις biosis "vivir"): asociación intíma y prolongada entre dos o mas organismos de diferentes especies La simbiosis puede ser: De explotación (ej., Malaria) mutualista (ej., bacteria en intestinos) neutral (ej., bacterias en la piel)
Origen endosimbiótico de los eucariontes Lynne Margulis: la simbiosis es muy importante en la naturaleza
Origen endosimbiótico de los eucariontes
Mutualismo simbiótico Los individuos coexisten en asociación intíma y en ocasiones la distinción entre ellos se vuelve difusa. Ejemplos de mutualismo simbiótico: Corales formadores de arrecifes: asociación entre pólipos y zooxantelas (colonias de Cnidarios y algas) Líquenes: asociación entre hongo y alga
Distribución de los arrecifes coralinos en México
Corales Individuos del coral (pólipos) son carnívoros y se alimentan de zooplancton pero solo obtienen 10% de la demanda diaria de energía. Los corales viven asociados con células vegetales simbióticas (algas), denominadas zooxantelas, las cuales aportan el 90% del carbono mediante la fotosíntesis
Los líquenes consisten en un hongo y un alga combinados en un cuerpo denominado talo. El alga suministra alimento a ambos organismos y el hongo protege al alga de la radiación dañina y absorbe y retiene agua y nutrientes para ambos organismos Líquenes
Pterotermes occidentis, termita endémica del desierto Sonorense. Estudiada por el grupo de Lynn Margulis en la decada de los 80. Se descubrieron mas de 40 especies microbianas viviendo en el tracto digestivo de esta especie de termita. Lo, Margulis, Chase y Nutting (1980). The symbiotic microbial community of the Sonoran Desert termite, Pterotermes occidentis. Biosystems 13:109-137.
Las diferentes formas de Mutualismo también pueden clasificarse ecológicamente en: Mutualismo trófico. Ambas especies colaboran para obtener alimento - Hongos micorrícicos - Rhizobium (N 2 ) - corales - líquenes Mutualismo defensivo. Comida o abrigo a cambio de defensa - Relación entre hormigas y acacias Mutualismo dispersivo. Comida a cambio de transporte interacción entre animales y plantas por medio de la cual los animales dispersan polen o semillas a cambio de una recompensa alimenticia (néctar o pulpa) Polinización biótica Dispersión biótica de semillas
Mutualismo en la absorción de nutrientes en plantas Interacción entre las raíces de las plantas y hongos micorrizos. Los hongos ayudan a la planta en la absorción de nutrientes a cambio de que la planta les suministre carbono como fuente de energía Endomicorrizas: crecen en el interior de las raíces, penetrando en las células Ectomicorrizas: el micelio entra entre las células de la raíz Red que funciona como extensión de las raíces
Endo (a) y ectomicorrizas (b) Experimentos con y sin micorrizas: Resultados contundentes El hongo actúa como una extensión de las raíces y capta nitrógeno y fósforo a distancias superiores a las que alcanzan las raíces
Experimentos con micorrizas Efecto de la inoculación con micorrizas (M) y la fertilización (F) en el crecimiento de las raíces de Artemisa pycnocephala, una planta de dunas Peso promedio de la raíz (g) Con M y F Sin M y con F Con M y sin F Sin M y Sin F
Interacción entre las raíces de leguminosas y bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico Atmósfera: 79% N
Mutualismo defensivo: hormigas y Acacia
Herbivoría con y sin hormigas Las ramas de Acacia sin hormigas tienen una mayor cantidad de insectos herbívoros Ramas con insectos herbívoros (%) Sin hormigas Condición Con hormigas
Experimentos que evaluan el papel de las hormigas en el crecimiento y sobrevivencia de la Acacia Plantas de Acacia con hormigas crecieron mas rápido La sobrevivencia de juveniles habitados por hormigas sobrevivieron mas que los juveniles sin hormigas Altura de las plantas (cm) Con hormigas Sin hormigas Sobrevivencia (%) Con hormigas Sin hormigas 25 Mayo 16 Junio 3 Agosto 18 Octubre 13 Marzo 10 Junio 6 Agosto Fecha Fecha
Mutualismo asimbiótico Muchas relaciones mutualistas son asimbióticas En este caso, los mutualistas viven vidas físicamente separadas pero son interdependientes entre si para determinada función esencial La polinización biótica de angiospermas y la dispersión biótica de semillas representan casos de mutualismo asimbiótico
Polinización biótica de angiospermas Polinización biótica vs. abiótica Las plantas proporcionan recompensas [néctar (rico en azúcares), polen (rico en proteínas), aceite (rico en lípidos)] a cambio que los animales transporten el polen entre los estambres de una flor al estigma de otra flor de diferentes plantas de la misma especie Síndromes de polinización: características a las que convergen las flores polinizadas por abejas, mariposas, esfíngidos, colibríes y murciélagos Polinizadores especialistas vs. generalistas
Tipos de polinizadores
Dispersión de semillas Frutos con pulpa rica en azúcares que atraen a dispersores que consumen las semillas y la pulpa. Al pasar por el tracto digestivo, solo digieren los azúcares de la pulpa y las semilas pasan viables. Al perchar, defecan y depositan las semillas en sitios favorables para la germinación y establecimiento de plántulas Facilitación en Desiertos: Facilitar el establecimiento de plántulas debajo de la copa de árboles al reducir la radiación y la temperatura; proporcionar un hábitat propicio para las plantas
Cómo están integradas? Depredación Competencia Parasitismo Mutualismo Comensalismo
Redes de interacciones ecológicas Nuevo campo de estudio en la ecología
Conceptos importantes Qué es una interacción mutualista? Tipos de mutualismo Clasificación ecológica: trófico, defensivo, dispersivo. Ejemplos de mutualismo asimbiótico: polinización y dispersión.
Lectura opcional: Leer segunda parte del capítulo 15 de Smith y Smith (2007): Parasitismo y mutualismo Siguiente clase: Estructura de las comunidades