francisco molina freaner freaner@unam · efecto en la comunidad no tiene proporción con su...
TRANSCRIPT
Estructura de las comunidades
Francisco Molina Freaner [email protected]
Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: Ecología
región
biosfera
paisaje
ecosistema
comunidad
interacción
población
individuo
¿qué es una comunidad? En esta clase examinamos las propiedades que definen la estructura de las comunidades
¿Que es una comunidad?
• Las relaciones entre las especies crean redes de interacciones que conectan a las especies que coexisten en un lugar
• El grupo de especies que coexisten y ocupan un área determinada, interactuando tanto directa como indirectamente, se denomina comunidad
• Es un concepto espacial: conjunto de especies que ocupan un lugar que posee un limite definido
Comunidad: sentido amplio y sentido restringido
• La definición en su sentido amplio se refiere a todas las especies que coexisten y que interactúan en un lugar determinado
• Sin embargo, generalmente los ecólogos no estudian la comunidad completa (¿imposible?). Por esta razón, el término comunidad es generalmente usado en un sentido mas restringido para referirse a un subconjunto (subsistema) de especies, como comunidades de plantas, de aves, de insectos, de hongos, de bacterias, etc.
• ¿Cómo se estudian las comunidades microbianas?
• Metagenómica
Atributos o propiedades de las comunidades
• Como las poblaciones, las comunidades poseen atributos que difieren de aquellos individuos que la componen (propiedades emergentes)
• Estos atributos incluyen el número de especies, su abundancia relativa, la naturaleza de sus interacciones y la estructura física de la comunidad.
Riqueza de especies de la comunidad
• El número de especies y su abundancia relativa definen la estructura biológica de una comunidad
• La medida mas simple de la estructura de la comunidad es el número de especies, denominado riqueza de especies
• Problemas para cuantificar la riqueza de especies: tamaño corporal, rareza, métodos estadísticos (EstimateS- R. Colwell), etc.
Riqueza observada de especies de arañas como función del esfuerzo de muestreo
Núm
ero
de e
spec
ies (
S)
Esfuerzo de muestreo (No. de trampas)
Estimación de la riqueza esperada de especies usando algoritmos
Se=92
EstimateS: programa de Robert Colwell
Abundancia relativa de las especies
• No todas las especies de la comunidad son igualmente abundantes
• Si contamos todos los individuos de cada especie a partir de muestras de la comunidad y determinamos el porcentaje que cada una contribuye al total de especies, caracterizamos otro atributo: abundancia relativa de las especies
Abundancia relativa de 24 especies de una comunidad forestal
Abundancia relativa de las 10 especies de otra comunidad forestal
Diagrama de rango-abundancia
Método para comparar los patrones de riqueza de especies y abundancia entre comunidades: abundancia relativa de cada especie en relación al orden de mayor a menor abundacia
Equitatividad de especies • Las dos comunidades anteriores difieren en la
riqueza de especies y en la forma en que se distribuyen los individuos de cada especie
• La primera comunidad forestal tiene mayor riqueza de especies (24), asi como una distribución mas equitativa de los individuos de cada especie, lo que se denomina equitatividad de las especies.
• En los diagramas de rango-abundancia, una mayor equitatividad se muestra como un gradiente mas gradual de la curva
• ¿cómo se mide la equitatividad?
Comunidad 1
Riqueza de especies: 4
Mayor equitatividad
Comunidad 2
Riqueza de especies: 4
Menor equitatividad
Comunidad 1
Comunidad 2
Cuantificando la diversidad de especies: indices de diversidad
• El procedimiento gráfico de los diagramas de rango-abundancia puede usarse para evaluar visualmente diferencias en la estructura biológica de dos o mas comunidades
• Sin embargo, estos diagramas no cuantifican las diferencias observadas.
• Los ecólogos solucionan este problema mediante el uso de indices de diversidad de especies que consideran tanto el número como la abundancia relativa de las especies dentro de la comunidad
Indices de diversidad en Ecología
• Existen mas de 60 indices que se usan en ecología para medir diversidad de especies.
• Indices mas importantes: – Indices de dominancia (ej: Indice de Simpson)
– Indices de información (ej: Indice de Shannon-
Weiner)
Cada índice de diversidad requiere del cálculo de la proporción con respecto al total de los individuos de cada especie (Pi )
S: Número total de especies en la muestra. ni :Número de individuos de la especie i. El número total de individuos en la muestra se calcula como:
∑N La proporción que representa la especie i (denotada como pi)
es: pi= ni/ ∑N
Procedimiento: Convierte el conteo de cada especie en la muestra a proporción con respecto al número total de individuos de todas las especies en la muestra.
1.- Indice de Simpson:
– Pi = la abundancia proporcional de la especie i = (conteo de la especie i)/(conteo total muestra)
Equitabilidad, E = D/Dmax donde Dmax = S
D 1
pi2
2.- Indice de Shannon-Wiener:
– pi = abundancia proporcional de la especie i – Máximo valor = ln (S): Hmax
– Indice mas alto indica mayor diversidad – Equitabilidad, J = H / Hmax
ii ppH ln
Comparación de los índices de diversidad
Comparación de los indices de diversidad de Simpson (D) y de Shannon-Wiener (H) para 5 comunidades que difieren en la abundancia de especies
Proporción de la muestra representada por la especie Indice de diversidad
La supremacía numérica define la dominancia
• Cuando una o pocas especies predominan dentro de la comunidad, se les denomina dominantes
• Dominancia es lo opuesto a diversidad • La dominancia puede ser debido a una
mayor abundancia de la especie o debido una mayor contribución en la biomasa de la comunidad
Las especies clave influyen en la estructura de la comunidad de manera no proporcional a su cantidad
• Especies que sin ser las mas abundantes, pueden jugar un papel muy importante en el funcionamiento de la comunidad
• Las especies clave son especies que funcionan de una manera significativa a través de sus actividades y su efecto en la comunidad no tiene proporción con su abundancia
• Su eliminación inicia cambios en la estructura de la comunidad y resulta en una pérdida de la diversidad
• Su papel en la comunidad puede ser el crear o modificar el hábitat o influir en las interacciones entre otras especies.
Pisaster
Estudio de Paine sobre Pisaster y sus presas en la zona de intermarea
¿Que efecto tiene la remoción de la estrella de mar en la estructura de la comunidad?
chitones lapas
mejillones (Mytilus)
percebes
La estrella de mar (Pisaster) depreda a varios invertebrados herbívoros
Ejemplo de especie clave • Estudios experimentales de campo con estrellas de mar
– Muestran su papel de especie clave en comunidades de intermareas
(a) La estrella de mar Pisaster ochraceous se
alimenta preferentemente de bivalvos pero
puede consumir otros invertebrados.
With Pisaster (control)
Without Pisaster (experimental)
Nu
mb
er
of sp
ecie
s
pre
sent
0
5
10
15
20
1963 ´64 ´65 ´66 ´67 ´68 ´69 ´70 ´71 ´72 ´73
(b) Cuando la estrella Pisaster se elimina de la zona de
intermareas, los mejillones se vuelven dominantes de la
superficie rocosa y eliminaron a la mayoría de los otros
invertebrados y algas. En una zona control, donde no se
eliminó a Pisaster, no hubo cambios en la diversidad de
especies.
Núm
ero
de e
spec
ies
pres
ente
s
Con Pisaster (control)
Sin Pisaster (experimental)
Las cadenas tróficas describen las interacciones entre especies
• Algunas interacciones entre especies (depredación, parasitismo, competencia, mutualismo) se encuentran implicadas en la adquisición de recursos alimenticios
• Una cadena trófica es un diagrama descriptivo (a través de flechas) que representa el flujo de energía trófica desde la presa hasta el depredador
• Sin embargo, las relaciones tróficas en la naturaleza no pueden representarse como cadenas tróficas simples y lineales
• Las relaciones tróficas se representan como redes tróficas con conexiones que van desde los productores hasta los consumidores
Red trófica de una comunidad de pradera
Estructura de una red trófica
Especies
Conexiones
La descripción de las redes tróficas puede volverse muy compleja en comunidades diversas. Por esta razón, los ecólogos simplifican la representación de las redes, agrupando a las especies en categorías mas amplias que representen la fuente de su energía alimenticia: productores primarios (autótrofos), secundarios (heterótrofos; herbívoros, carnívoros, etc). Estos grupos alimenticios de denominan niveles tróficos
Las comunidades tienen una estructura física
• Las comunidades tienen características físicas • La forma y estructura de las comunidades
terrestres se definen principalmente por la vegetación (altura, estratificación, caducifolia, etc)
• La estructura física de las comunidades acuáticas esta definida por características del ambiente físico o abiótico, tales como la profundidad del agua, la salinidad, etc.
Estructura vertical de un gradiente: de comunidades acuáticas a terrestres
Generalmente es difícil definir los límites entre las comunidades
• Comunidad: concepto espacial • Los ecólogos distinguen entre tipos de
comunidades basados en diferencias en su estructura física y biológica
• Cuando la transición ente dos comunidades (ecotono) es brusca, no hay problemas en definir los límites de las comunidades
• En cambio, cuando la transición es gradual, los límites entre comunidades suelen ser arbitrarios
Dos concepciones contrastantes sobre la comunidad
• Concepto holístico de la comunidad. Asociación recurrente de especies debido a interacciones positivas o neutras. Superorganismo
• Concepto individualista o del continuo de la comunidad. Naturaleza individualista de la distribución de especies. Las relaciones entre las especie coexistentes son el resultado de similitudes en sus requerimientos y tolerancias; no son el resultado de interacciones intensas
Concepción holística
Concepción individualista
¿cómo son las comunidades en la naturaleza?
• ¿son como un super organismo? • ¿son las interacciones importantes? • ¿son mas individualistas? • ¿son solo las especies que les tocó vivir en
un lugar determinado? • ¿qué opinas al respecto?
Conceptos importantes • ¿Qué es una comunidad biótica? • Propiedades o atributos de las comunidades:
número de especies, diversidad de especies (abundancia relativa), naturaleza de las interacciones y estructura física
• Índices de diversidad en ecología • Especies clave • Concepciones sobre la comunidad: holístico
vs. individualista
Lectura opcional: leer capítulo 16 del libro de Smith y Smith (2007): estructura
de las comunidades
Siguiente clase: Factores que influyen en la estructura de las comunidades.