Patrones en Biogeografía

Relación con el ambiente Parte 2 (22/08/2012) Patrones en Biogeografía Taxonomía Individuales Grupos Identidad Cantidad Fisonomía Formas de vida Grupos funcionales

Patrones de diversidad Hay muchos tipos de diversidad pero vamos a hablar de diversidad taxonómica En Biogeografía Diversidad = Riqueza Cuántas especies hay en el mundo? Cuántas se están extinguiendo? Gradientes altitudinales y latitudinales

Cuántas especies hay en el mundo? Vertebrados? Plantas vasculares? Insectos?

Cuántas especies hay en el mundo? Descriptas No descriptas (estimadas) Vertebrados (90%) Crustaceos (27 %) Molluscos (35 %) Algas (20 %) Protozoos (20 %) Plantas vasculares (83 %) Bacterias (1 %) Nematodes (3 %) Virus (5 %) Aracnidos (10 %) 1.6 Hongos (7 %) Insectos (12 %) 10.6 0.001 0.01 0.1 1 10 Millones de especies Total: 12-30 millones 4500 7000

Cuántas especies hay en el mundo? Descriptos Estim. No descriptos Total estimado Vertebrados 45.000 5.000 50.000 Plantas vasculares 250.000 50.000 300.000 Insectos 950.000 7 millon. 8 millon.

Cuántas se están extinguiendo?

Cuántas se están extinguiendo? Territorios Biomas Resultado del cambio en el uso de la tierra

Cuántas se están extinguiendo?

Gradientes latitudinales y altitudinales

Gradientes latitudinales y altitudinales Mamíferos Anfibios Fitoplancton

Gradientes latitudinales y altitudinales Gaston 2000. Nature Allen et al. 2006. Ecology Letters

Gradientes latitudinales y altitudinales Riqueza de especies local Escala regional Dispersión activa pasiva Longitud Atl AA Am Pac EA In Grano fino grueso Tamaño corporal chico grande Hemisferio N S Latitud Rango latitudinal amplio reducido Termoregulación ectotermo homeotermo Reino AD M T Riqueza global baja alta Nivel trófico bajo alto Hillebrand et al. 2004. Meta-análisis de 600 estudios (> 10 º)

Gradientes latitudinales y altitudinales Relación fuerte Relación débil Diversidad regional - gama (grano grueso) Alta riqueza global Tamaño grande Diversidad local - alfa (grano fino) Baja riqueza global Tamaño chico Nivel trófico superior Atlántico y América Organismos marinos y terrestres Nivel trófico inferior Resto del mundo Organismos de agua dulce

Gradientes latitudinales y altitudinales El patrón es muy generalizado Pocas excepciones

Gradientes latitudinales y altitudinales Excepciones al gradiente Desiertos Pocas especies Islas o penínsulas

Gradientes latitudinales y altitudinales Excepciones al gradiente Pingüinos Ballenas Más diversidad a altas latitudes

Gradientes latitudinales y altitudinales Excepciones al gradiente Picea Coníferas Más diversidad a altas latitudes

Gradientes latitudinales y altitudinales Por qué? Amplio debate No hay acuerdo entre científicos El número de hipótesis aumenta con el tiempo Son interdependientes Hay evidencias a favor y en contra de todas

Gradientes latitudinales y altitudinales Qué procesos explican los gradientes latitudinales de riqueza? Hay una gran diversidad de hipótesis/teorías Nulas Biológicas Ecológicas Históricas

Gradientes latitudinales y altitudinales Hipótesis nulas Efecto del dominio medio ( mid domain effect ) La mayor riqueza en el ecuador es una consecuencia de la localización al azar si hay límites a las distribuciones impuestos por la geografía Muchos resultados son consistentes con esta hipótesis, pero no son concluyentes

Gradientes latitudinales y altitudinales Hipótesis nulas Efecto del área A menor latitud (ecuador) el área es mayor y por ese motivo se registran más especies No tiene mucho sustento

100 Gradientes latitudinales y altitudinales 80 60 40 20 0-20 -40 Hemisferio Reino -60 N S AD M T -80-100 0 10 20 30 40 Area continental Esperaríamos: -Mejor marinos que terrestres -Mejor Hemisferio Sur que Norte

Gradientes latitudinales y altitudinales Teorías históricas Basadas en procesos del pasado Estabilidad (glaciaciones) Bomba de especiación Tiempo efectivo de evolución Teorías ecológicas (equilibrio) Fisiológica (clima difícil) Amplitud de nichos Estacionalidad Energía (agua) Basadas en procesos actuales Riqueza Productividad

Estabilidad. A altas latitudes muchas extinciones durante glaciaciones. En trópicos menos extinciones (museos). Bomba de especiación. En trópicos se fragmentó el hábitat durante las glaciaciones. Alta especiación (cunas). Tiempo efectivo de evolución. Altas tasas de mutación (Tº) y tiempos generacionales cortos. Persistencia de clados por gran estabilidad (cuna y museo). Fisiológica. A altas latitudes pocos organismos se pueden adaptar (evolución del metabolismo en climas cálidos). Estacionalidad. Los trópicos son menos estacionales. Más fácil adaptarse. Energía. Mayor productividad en trópicos permite que haya más individuos y eso implicaría que pueden evolucionar más especies. Amplitud de nichos. Mayor productividad en trópicos permite nichos más estrechos. Por lo tanto caben más especies

Gradientes latitudinales y altitudinales Productividad primaria

Gradientes latitudinales y altitudinales Blandos Moderna Paleozoica Cámbrica Tiempo

Gradientes latitudinales y altitudinales hormigas Diversidad máxima a altitudes intermedias

Gradientes latitudinales y altitudinales Gradiente altitudinal: hipótesis Extremos malos (severidad climática y/o predación y/o competencia y/o disturbio) Mayor productividad en el centro (mejor balance entre temperatura y humedad) y eso genera más diversidad Mayor área en el centro Efecto del dominio medio (es inevitable por los límites impuestos por la geografía)

hormigas Mayor coincidencia con el área

AREOGRAFÍA Clase de Adscripción 2012. María Poca

Programa de la materia PARTE I PERSPECTIVAS DE LA BIOGEOGRAFÍA PARTE II PATRONES EN BIOGEOGRAFÍA PARTE III PROCESOS EN BIOGEOGRAFÍA PARTE IV BIOGEOGRAFÍA HISTÓRICA PARTE V EL HOMBRE Y LOS PATRONES DE DISTRIBUCIÓN PARTE V BIOGEOGRAFÍA APLICADA

Patrones en Biogeografía Taxones individuales Tipos de mapas de distribución Tipos de patrones de distribución Relictos (definición, tipos) Forma y tamaño de las áreas (areografía)

ECOLÓGICA MACROECOLOGÍA Escala temporal (log años) E BE BH BE Escala espacial (log área)

Qué estudia la areografía? Disciplina que estudia la distribución espacial de los taxa a nivel geográfico Formas y tamaños de rangos de área E. H. Rapoport J. Brown

Los tamaños de las áreas: de qué dependen? Ambiente tiempo & espacio Dinámica de poblaciones Requerimientos de nicho

Hay patrones en los rangos de distribución n de las especies? Puma concolor Poa tristigmatica

Buscando patrones Formar 10 grupos 10 minutos

Cuadro 1. Tamaño o de áreas en 61 especies de escarabajos de Norteamérica* rica* Área (mm 2 ) Frecuencias < 50 21 51-100 12 101-150 8 151-200 3 201-250 5 251-300 2 301-350 3 351-400 1 401-450 1 451-500 1 Área (mm 2 ) Frecuencias 501-550 1 551-600 1 601-650 1 651-700 0 701-750 0 751-800 0 801-850 0 851-900 0 901-950 1 * Modificado de Rapoport (1975)

Rango de distribución n de las especies Serpientes Proporción de especies 75% 50% 25% Peces Caudata Lacertilia Anura Chelonia Rango del área (Km 2 ) Anderson (1984)

Rango de distribución n de las especies Mayor proporción de especies con áreas pequeñas y menor proporción de especies con áreas grandes Proporción de especies Aves de Norteamérica Rango del área (Km 2 ) Brown (1995)

Cuadro 2. Área media de 697 especies de mamíferos centro y norteamericanos* Orden Área (mm 2 ) Carnivora 617.4 Artiodactyla 507.4 Lagomorpha 192.6 Chiroptera 148.7 Marsupialia 113.0 Insectivora 117.7 Edentata 88.9 Rodentia 76.4 Primates 24.9 Mammalia (totales) 157.2 Familia Área (mm 2 ) Ursidae 1140.6 Canidae 794.9 Cervidae 659.4 Mustelidae 653.1 Felidae 577.2 Bovidae 386.1 Procyonidae 214.1 Tayassuidae 162.4 Talpidae 128.6 Soricidae 109.5 Sciuridae 97.2 Cricetidae 93.3 Heteromyidae 30.4 Geomyidae 28.4 * Modificado de Rapoport (1975)

Cuadro 3. Área media en especies de murciélagos centro y norteamericanos* Tipo de alimentación Área (mm 2 ) Número de observaciones Insectívoros 185.5 92 Ictiófagos y hematófagos 74.6 9 Frutívoros y nectarívoros 71.1 24 * Modificado de Rapoport (1975)

Cuadro 4. Área media en especies Africanas de mamíferos* Tipo de alimentación Carnívoros (Canidae, Felidae, Hyenidae) Herbívoros (Bovidae, Equidae, Rhinocer, Eleohantidae) Área (mm 2 ) 885.1 373.4 Número de observaciones 7 21 * Modificado de Rapoport (1975)

Cuadro 5. Área media en 140 especies de aves de Norteamérica* rica* Orden Strigiformes (lechuzas, búhos) Falconiformes (halcones, águilas) Passeriformes Fringillidae (gorriones, pinzones) Galliformes (chachalacas, pavos, perdices) Área (mm 2 ) 600 505 343 309 Número de observaciones 19 32 73 16 Los depredadores suelen tener mayor rango de área que los herbívoros * Modificado de Rapoport (1975)

Cómo son los rangos según n la abundancia? Organismos más abundantes suelen tener áreas más grandes Abundancia Aves abundantes no tienen rangos pequeños + Aves de Norteamérica - + Rango del área (Km 2 ) Brown (1995)

Cómo son los rangos según n el tamaño o corporal? + + Rango del área (Km 2 ) - Mamíferos grandes no tienen rangos pequeños Mamíferos de Norteamérica Tamaño corporal (g) Brown (1995)

Cómo son los rangos según n el tamaño o corporal? Animales más grandes suelen tener áreas más grandes Rango del área (Km 2 ) + - + Aves grandes no tienen rangos pequeños Aves de Norteamérica Tamaño corporal (g) Brown (1995)

Cómo son los rangos según n la latitud? A mayor latitud aumenta el tamaño de las áreas (Ley de Rapoport) Rango latitudinal ( lat.) Especies (#) Aves de Norteamérica Latitud ( ) Brown (1995)

Cómo son los rangos según n la altitud? Rango altitudinal (m) Especies (#) Aves de costa rica Elevación (m) Stevens (1992)

Cómo son los rangos según n la altitud? A mayor altitud aumenta el tamaño de las áreas Rango altitudinal (m) Especies (#) Aves de Venezuela Elevación (m) Stevens (1992)

Resumiendo

pequeños grandes Proporción de spp > <

pequeños grandes Proporción de spp > < de spp Abundancia +X - - / +

pequeños grandes Proporción de spp > < de spp Abundancia - +X - / + Tamaño corporal < / > corporal < >X

pequeños grandes Proporción de spp > < de spp Abundancia - +X - / + Tamaño corporal < / > corporal < >X Latitud < >

pequeños grandes Proporción de spp > < de spp Abundancia - +X - / + Tamaño corporal < / > corporal < >X Latitud < > Altitud < >

Las formas de las áreas tienden a ser En condiciones ideales circulares < periferia/área

Las formas de las áreas: de qué dependen? La forma del continente El clima y el microclima La topografía (paisaje, barreras) La paleogeografía (últimos eventos geológicos) El suelo Otras especies de las que depende o con las cuales compite Condiciones reales

Las formas de las áreas tienden a ser Más bien elípticas que circulares Más bien rectangulares que cuadradas En condiciones ideales circulares < periferia/área En condiciones reales Polígonos irregulares > periferia/área

Rango del Panda rojo (Ailurus fulgens) Rango de Sequoia sempervirens

De cómo c las especies se reparten el pastel Hay muchas clases de pasteles Uno de ellos es la energía radiante que viene del sol y que fluye, transformada en energía química desde los productores primarios hasta los depredadores Todo ello produce una pirámide trófica Cuanto más sibaristas son, más en la punta de la pirámide se encuentran. Pero el sibaritismo tiene sus desventajas: cualquier cambio en la calidad o cantidad del manjar repercute muy seriamente en la población de sibaristas Rapoport, E.H. 1975. Areografía. Estrategias geográficas de las especies.

De cómo c las especies se reparten el pastel Otro tipo de pastel es el espacio. Pero la repartición del espacio no siempre obedece a razones estratégicas fundamentales para la supervivencia Muchas veces priva el oportunismo-el que primero llega y se queda con la mejor parte- o la razón del más fuerte. Si analizamos la distribución espacial de los individuos nos encontramos frente a una constelación de razones y sinrazones, de leyes, decretos e incisos que se anulan entre sí o que se refuerzan o que se violan, igual que en las sociedades humanas. Se trata de un mundillo de lo más interesante para estudiar Rapoport, E.H. 1975. Areografía. Estrategias geográficas de las especies.

Bibliografía Anderson, S. 1984a. Areography of North American Fishes, Amphibians, and Reptiles. American Museum of Natural History. Anderson, S. 1984b. Aerography of North American birds. American Museum of Natural History. Brown, J. H. 1995. Macroecology. The University of Chicago Press, Chicago. Rapoport, E.H. 1975. Areografía. Estrategias geográficas de las especies. Fondo de cultura económica, México.