Factores abióticos y bióticos del ambiente influyen en el desenvolvimiento de los individuos: Sobrevivir, crecer y reproducirse MEDIO AMBIENTE conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas Conferencia de las Naciones Unidas sobre medio ambiente (Suecia, 1972) Factores bióticos Factores abióticos
Factores evolutivos (o históricos) y ecológicos Factores que varían en espacio y tiempo, y a los cuales los organismos responden diferencialmente
CONDICIONES & RECURSOS Qué es una Condición? Qué es un Recurso?
Recursos Cantidades de alguna cosa que puede ser reducido por la actividades de un organismo vivo durante su crecimiento y desarrollo El uso de ese recurso por un organismo lo hace menos disponible o hace indisponible para otros organismos Materiales inorgánicos (CO 2, agua, oxígeno, macro y micronutrientes) Alimento
Recursos para una planta verde Nutrientes minerales: Macronutrientes (nitratos, fosfatos...) Micronutrientes (cobre, manganeso, zinc, boro)
La radiación solar es un recurso?
Organismos como recursos alimenticios Autótrofos: Plantas y algunas bacterias Heterótrofos: Descomponedores (hongos, bacterias y detritívoros) Parásitos Herbívoros y ramoneadores Depredadores
Es un recurso el espacio? Es un recurso en sí mismo y contiene recursos.
Recursos Son consumidos; Generan competencia; Se caracterizan por su abundancia y disponibilidad; Proveen energía para las funciones vitales, sintetizar biomasa, despeñar actividades; Proveen materiales para construir las estructuras de los seres vivos; Satisfacen otras necesidades, como refugios, sitios de nidificación, etc. Recursos (bióticos y abióticos): son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse. El uso por un organismo los hace no disponible para los otros.
Sistema de clasificación de los recursos de Tilman (1982) 1) Esenciales 2) Sustituibles exactamente 3) Sustituibles complementarios 4) Antagónicos 5) Inhibidores
Recursos esenciales: Isoclinas ortogonales Ley del Mínimo de Liebig (1840) El crecimiento de las plantas está limitado por el elemento cuya concentración es inferior a un valor mínimo en términos de su necesidad, por debajo del cual no tiene lugar el crecimiento.
Recursos Sustituibles: Un recurso puede reemplazar al otro No necesariamente son iguales Si se consumen juntos es necesaria menor cantidad de cada uno. Ejemplos: Trigo o avena para los pollos. Nitrato y Amonio para las plantas Carne de cebra o antílope para león.
Recursos sustituibles complementarios: Para alcanzar el crecimiento si se consumen juntos los dos recursos es necesaria menor cantidad de cada uno y menor cantidad total que si se consumen por separado. Ejemplo: Humanos alimentándose de arvejas y arroz que proveen distintos aminoácidos, aumenta el contenido proteico del alimento.
Recursos antagonistas: Al consumirse juntos la cantidad de cada uno es menor pero la cantidad total necesaria es mayor que si se consumen por separado. Ejemplos: Recursos con compuestos tóxicos que actúan en forma sinérgica. Si se consumen por separado no producen efecto.
Recursos inhibidores: Son recursos esenciales que se vuelven inhibidores a altas concentraciones. Recurso a un nivel pasa a una condición limitante (nutrientes que a altas concentraciones son tóxicos e inhiben el crecimiento). Ej.: Agua, luz, minerales para plantas.
Condiciones Características ( físico-químicas?) del ambiente que determinan donde puede un individuo sobrevivir, crecer y reproducirse. Pueden ser alteradas por las actividades de los organismos, pero no pueden ser consumidas ni agotadas. Humedad relativa Temperatura ph Salinidad Velocidad de la corriente (ambientes lóticos) Estructura del suelo Concentración de contaminantes Factores abióticos Depredación?
Ejemplos de cómo los organismos pueden cambiar las condiciones: i. El movimiento de abejas aumenta la temperatura de la colmena ii. El pisoteo de ganado cambia la aireación y compactación del suelo iii. Las lombrices cambian la aireación del suelo iv. Los árboles cambian las condiciones de insolación v. Los desechos de los organismos cambian ph del agua
Recursos y condiciones Características diferenciales
Ley ecológica de tolerancia (Shelford 1911) Para cada factor ambiental, un organismo tiene un rango de tolerancia dentro del cual éste puede sobrevivir Explica mucho de la distribución geográfica de las especies (pero ojo con los factores históricos!!) La adaptación de un organismo a su ambiente es exhibida por su habilidad para funcionar entre algún límite superior e inferior en un rango de condiciones ambientales
Curva de respuesta de los individuos a distintas intensidades de un factor Rango de tolerancia Rango óptimo Número/performance de los organismos Zona de evitación o muerte Zona de estrés fisiológico Reproducción + Crecimiento + Supervivencia Zona de estrés fisiológico Zona de evitación o muerte supervivencia Gradiente ambiental pero... demasiado ácido demasiado alcalino..el rango de tolerancia puede no ser fijo Las hembras en períodos reproductivos y de gestación, así como las crías pequeñas. Los juveniles, los ancianos y enfermos pueden mostrar rangos de tolerancia muy estrechos
La forma de estas curvas permite distinguir dos grandes grupos de organismos: Especies estenoicas (esteno=estrecho): sensibles a cambios ambientales. Posibles indicadores ecológicos. Especies eurioicas (euri=ancho): amplio rango de tolerancia ambiental. Algunos principios de la "ley" de la tolerancia: Pueden tener un rango de tolerancia muy amplio para un factor y estrecho para otros. Cuando las condiciones no son óptimas para una especie respecto a un factor ecológico, los límites de tolerancia suelen reducirse también para otros factores. Ejemplo: Cuando el nitrógeno del suelo es limitante, la resistencia del pasto a la sequía disminuye.
Interacción de factores puede modificar los límites de tolerancia para cada factor tomado en forma independiente. Los límites de tolerancia ante distintos factores no son realmente independientes entre sí. Ejemplo: la estenotermia del ortóptero Podisma pedestris se manifiesta más en climas secos que en climas húmedos. Distribución del ortóptero Podisma pedestris en función de la temperatura en julio y la aridez en ese mes
CONCEPTO DE NICHO ECOLÓGICO Espacio n-dimensional de condiciones y recursos donde un organismo puede vivir. (Hutchinson 1957) G. Evelyn Hutchinson (1903 1991) [N] Humedad Humedad [P] [N] [N]
Gradiente ambiental Y Gradiente ambiental Z Gradiente ambiental X Alta eficacia biológica Baja eficacia biológica Altura sobre el suelo (m) Largo de presa (mm)
Nicho fundamental y nicho realizado Profundidad del agua (cm) Transplante sin competencia Poblaciones naturales Nicho fundamental Nicho realizado Variable 2 Variable 1
Recursos Adaptaciones organismo Condiciones distribución abundancia
Adaptaciones al ambiente Qué es una adaptación? Rasgos o características morfológicas, fisiológicas o comportamentales que aseguran el éxito de los organismos en un ambiente particular Respuesta evolutiva de los organismos a la presión de selección ejercida por el medio ambiente Caracteres fenotípicos determinados genéticamente Maximizan el éxito reproductivo a largo plazo Bajo las condiciones y recursos de ese ambiente SELECCIÓN NATURAL
Requisitos para que actúe la selección natural: 1) Variabilidad genética y reproducción. En una población no todos los individuos son iguales. Hay variabilidad fenotípica. Las diferencias pueden causar diferente sobrevida, reproducción o crecimiento; 2) Heredabilidad. Al menos parte de las diferencias son heredables, tienen base genética; 3) Crecimiento poblacional. Las poblaciones naturales pueden incrementarse a un ritmo geométrico, pero los recursos son limitantes; 4) Relación entre el rasgo y la eficacia biológica o fitness del individuo. Diferencias en el éxito reproductivo y/o supervivencia asociado a una variante; 5) Supervivencia y reproducción diferencial. Algunos individuos dejan mayor proporción de descendientes.
Algunas definiciones Fitness o eficacia o aptitud biológica: Éxito reproductivo de un fenotipo. Es la contribución relativa de descendientes a las futuras generaciones. No es un número absoluto y se mide por proporción de genes que quedan en el pool génico de la población. Por ej.: En un ambiente, el fenotipo A es favorecido frente al fenotipo B. Es más apto, tiene mayor probabilidad de sobrevivir y dejar descendencia.entonces, el A tiene mayor fitness que el B: proporcionalmente deja más descendientes. Componentes del fitness: 1. Probabilidad de supervivencia en las etapas del ciclo de vida. 2. Longevidad 3. Éxito de apareamiento 4. Número promedio de descendientes
La selección natural explica las adaptaciones. Estas adaptaciones surgen entonces de la interacción entre ambiente y los organismos. Por ejemplo: Hay animales que hibernan reduciendo su actividad en invierno para reducir su metabolismo y por ende el gasto energético (adaptación fisiológica). Sin embargo, las soluciones evolutivas no son únicas. Otros animales en invierno migran para evitar los costos de limitado acceso al alimento y potencialmente alta mortalidad (adaptación comportamental)
Evolución convergente Por ejemplo, adaptación a condición extrema de aridez de las Plantas suculentas: gran capacidad de almacenar y absorber agua en los tejidos (raíces, hojas, tallos). En períodos de sequía pueden mantener su actividad.
Regla de Bergmann Regla de Allen
Es la selección natural el único mecanismo por el cual surgen las adaptaciones? Sapo partero (Alytes obstetricans)
Epigénesis DESARROLLO Fase sensitiva El desarrollo del embrión está pre-programado por instrucciones genéticas Influencias ambientales (e.g., temperatura, O 2, fotoperíodo, etc.) Modificación del fenotipo adulto via cambios en la expresión de los genes a largo plazo ADAPTACIÓN EPIGENÉTICA