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• JHON EVER RENGIFO MARIN

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Ecología General

ECOLOGÍA DE COMUNIDADES Estructura, organización y dinámica

Ecología General

ECOLOGÍA DE COMUNIDADES Clases 9 Estructura

9 Organización

9 Dinámica

Ecología General

ECOLOGÍA DE COMUNIDADES Clases 9 Estructura

9 Organización

9 Dinámica

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Sucesión El concepto de sucesión

“El ecólogo, entonces, debe estudiar el orden de la sucesión de las sociedades de plantas en el desarrollo de una región y debe intentar descubrir las leyes que gobiernan los cambios (...) La ecología, de esta manera, es un estudio de la dinámica.”

COWLES (1899) The ecological relations of the vegetation of the sand dunes of Lake Michigan. Botanical Gazzete 27

Dinámica

Ecología General

Sucesión El concepto de sucesión

Proceso de cambio temporal continuo, direccional y no estacional, resultado de la colonización y extinción de poblaciones de distintas especies en un sitio determinado

Dinámica

Ecología General

Sucesión El concepto de sucesión

Comunidad = superorganismo

Comunidad = agregado de organismos

SUCESIÓN

SUCESIÓN

Proceso predecible y ordenado, con una sucesión de estadios que llevan a un equilibrio estable

Reflejo de la dinámica temporal individual de cada especie en un ambiente

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión

9 Autogénica vs. Alogénica 9 Heterotrófica vs. Autotrófica 9 Primaria vs. Secundaria

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Autogénica vs. Alogénica Cambios producidos por procesos biológicos que alteran recursos y condiciones en un sitio

Cambios fisico-químicos externos que alteran las condiciones de un sitio

Estuarios en Inglaterra

Ranwell (1974)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Heterotrófica vs. Autotrófica

hongos – ácaros – colémbolos – bacterias – etc..

> 10 años

Hongos en mantillo de bosques en Inglaterra

Kendrick & Burges (1962)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Heterotrófica vs. Autotrófica

Heterotrófica

Autotrófica

Materia orgánica muerta

Suelo o roca madre

Organismos iniciales

Descomponedores (heterótrofos)

Plantas (autótrofos)

Reemplazo de especies

Por cambios en el sustrato

Por cambios en el ambiente e interacciones

Desaparece la comunidad

Equilibrio en composición de spp

Sustrato

Estado final

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Primaria vs. Secundaria

SUCESIÓN PRIMARIA

SUCESIÓN SECUNDARIA

Se desarrolla sobre un sustrato donde no hubo una comunidad preexistente

Se desarrolla luego de una perturbación producida en una comunidad preexistente

(o bien, no quedan componentes bióticos)

(de la que quedan componentes bióticos)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Primaria vs. Secundaria

SUCESIÓN PRIMARIA Se desarrolla sobre un sustrato donde no hubo una comunidad preexistente (o bien, no quedan componentes bióticos)

Monte Santa Helena, EEUU (1980)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Distintos tipos de sucesión Primaria vs. Secundaria SUCESIÓN SECUNDARIA Se desarrolla luego de una perturbación producida en una comunidad preexistente (de la que quedan componentes bióticos)

0.1 años

5 años

15 años Campos abandonados, Florida, EEUU

40 años

Dinámica

Ecología General

Sucesión Especies pioneras y tardías

PIONERAS Colonizan el sustrato en la primera etapa de una sucesión

TARDÍAS Colonizan en etapas avanzadas, luego de la colonización de las pioneras

Dispersión semillas

Buena

Escasa

Tolerancia a la luz

Alta

Baja

Habilidad competitiva

Baja

Alta

Estrategia

r

K

Tasa de fotosíntesis

Alta

Baja

Velocidad de crecimiento

Alta

Baja

Dinámica

Ecología General

Sucesión Mecanismos de sucesión

MODELO DE CLEMENTS 1 – Denudación 2 – Inmigración 3 – Establecimiento 4a – COMPETENCIA 4b – Alteración 5 – Estabilización

CLIMAX

MONOCLIMAX POLICLIMAX

CLEMENTS (1916) Plant succession: an analysis of the development of vegetation. Pub. Carnegie Inst. 242

Dinámica

Ecología General

Sucesión Mecanismos de sucesión

MODELO DE CONNELL & SLATYER

9 Facilitación 9 Tolerancia 9 Inhibición

CONNELL & SLATYER (1977) Mechanisms of succession in natural communities and their role in community stability and organization. Am. Nat. 111:661-696

Dinámica

Ecología General

FACILITACIÓN

TOLERANCIA

INHIBICIÓN

Perturbación

Algunas spp. pioneras

Las pioneras FAVORECEN a las tardías

Cualquier ssp. pionera

Las pioneras NO INFLUYEN a las tardías

Las pioneras son eliminadas por las tardías a través de la competencia

Las pioneras DESFAVORECEN a las tardías

Las tardías solo podrán instalarse si las pioneras son removidas o eliminadas

Dinámica

Ecología General

Sucesión Mecanismos de sucesión

MODELO DE CONNELL & SLATYER 9 Facilitación 9 Tolerancia 9 Inhibición

Valle glaciario en Alaska

Crocker & Major (1955)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Mecanismos de sucesión

MODELO DE CONNELL & SLATYER 9 Facilitación 9 Tolerancia 9 Inhibición

Intermareal inferior en el Pacífico, EEUU

Sousa (1979)

Dinámica

Ecología General

Sucesión Mecanismos de sucesión

Matorral mediterráneo, Chile

Armesto & Pickett (1985)

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Especies invasoras

El término invasión biológica se refiere al establecimiento y propagación de una especie introducida

Especie introducida = exótica = no nativa = = que aparece fuera de su área de distribución original

Especie invasora

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Impacto sobre la comunidad invadida

Pennisetum setaceum (norte de África) en bosques abiertos de Hawai

Mack et al. (2000)

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Impacto sobre la comunidad invadida

Eichornia crassipes (América del Sur) en lagos de India

Mack et al. (2000)

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Impacto sobre la comunidad invadida

Las invasiones biológicas pueden tener efectos económicos, sanitarios y en el funcionamiento del ecosistema

9 especies plaga 9 enfermedades 9 extinciones

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Diferentes maneras...

Lantana camara (América), siglos XIX y XX Cronk & Fuller (1995) Linepithema humile (América) McGlynn (2009)

Opuntia auriantaca (América), Sudáfrica Moran & Zimmerman (1991)

Dinámica

Ecología General

Invasiones biológicas Condiciones

El éxito de una invasión y su efecto sobre la comunidad depende de las características de la especie invasora y de la comunidad invadida

ESPECIES INVASORAS

COMUNIDAD INVADIDA

9 alta fecundidad 9 propagación vegetativa 9 reproducción partenogenética (o hermafrodita) 9 amplia tolerancia fisiológica 9 dieta generalista

9 clima y hábitat propicios 9 no saturada de especies 9 sin controles biológicos naturales

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Escalas ¿Qué es la escala?

Invertebrados marinos Valentine (1970)

La escala denota la resolución con la cual algo se evalúa dentro de un determinado rango Se refiere a las dimensiones (espaciales y temporales) de los fenómenos

ESCALA = NIVEL

Dinámica

Ecología General

Escalas Componentes de la escala La escala denota la resolución con la cual algo se evalúa dentro de un determinado rango resolución Æ grano (foco) rango Æ extensión

Wiens (1989)

Dinámica

Ecología General

Escalas Dependencia espacio-temporal

9 afecta un área pequeña 9 corta duración 9 alta frecuencia

9 afecta un área grande 9 larga duración 9 baja frecuencia

Dinámica

Ecología General

Escalas Dependencia espacio-temporal

En una región elige un sitio para residir

Decide migrar a otro sitio dos veces al año

En un sitio elige un ambiente para comer

Decide recorrer el ambiente 104 veces al año

En un ambiente elige un parche de vegetación

Decide qué planta comer 107 veces al año

En un parche elige una planta

La frecuencia de las actividades es menor a mayor escala espacial (¿y cuánto tarda?)

Dinámica

Ecología General

Escalas Dependencia espacio-temporal

Holling (1992)

Dinámica

Ecología General

Escalas Dependencia espacio-temporal

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala de paisaje

PAISAJE

Agregado de elementos que forman un patrón de parches, corredores y matriz, creado por la heterogeneidad del sustrato y por la acción de perturbaciones naturales y humanas Cueto (2006)

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala de paisaje

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala de paisaje Elementos del paisaje 1 – Parches 2 – Corredores 3 – Matriz

Parches de pajonal en el sur de Australia

Westphal et al. (2003)

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala de paisaje Elementos del paisaje 1 – Parches 2 – Corredores 3 – Matriz

Area relativamente homogénea y ancha (no lineal) que difiere de su entorno

Atributos: • Tamaño • Perímetro • Forma • Complejidad del borde

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala de paisaje Elementos del paisaje 1 – Parches 2 – Corredores 3 – Matriz

Franja (lineal) que difiere del hábitat adyacente y conecta parches

Atributos:

Funciones:

• Ancho • Curvilinealidad • Conectividad

• Hábitat (ocasionalmente) • Conducción • Barrera

Dinámica

Ecología General

Escalas Escala regional

REGIÓN

Delta del rio Paraná Kandus et al. (2006)

Cueto (2006)

Area geográfica de gran extensión con características climáticas, fisiográficas, biológicas, económicas, sociales y culturales que la diferencian del entorno

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas ¿Qué determina la composición de especies de una comunidad? Especiación Incorporaciones biogeográficas

Extinción CONJUNTO REGIONAL DE ESPECIES

Abundancia Capacidad dispersiva

Área Distancia Contingencia Azar

Pérdidas biogeográficas

COLONIZACIÓN Abundancia Interacciones

Hábitat Alimento

Evolución COMPOSICIÓN DE ESPECIES DE LA COMUNIDAD Abundancia Interacciones

Cambios de hábitat EXTINCIÓN LOCAL

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas Relación especies-área

S = c Az Anfibios y reptiles en West Indian (MacArthur & Wilson 1967)

Log S = log c + z log A Aves en Solomon Islands (Diamond & Mayr 1976)

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas Relación especies-área “ISLAS” CONTINENTALES

Mamíferos en cumbres montañosas en EEUU (Brown 1971)

Aves en fragmentos de bosque en EEUU (Blake & Karr 1987)

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas Relación especies-área

¿POR QUÉ? 9 Mayor diversidad de hábitats 9 Mayores abundancias

z = 0.25 [0.18-0.35] S = c Az

Diamond & May (1975)

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas La Teoría de Biogeografía de Islas

MacARTHUR & WILSON (1967) The theory of island biogeography

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas La Teoría de Biogeografía de Islas

Equilibrio dinámico (recambio de especies) MacARTHUR & WILSON (1967) The theory of island biogeography

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas La Teoría de Biogeografía de Islas

Near

Far

S sm S lar

Tasa extinción Æ ÁREA

Tasa colonización Æ DISTANCIA

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas La Teoría de Biogeografía de Islas

Dinámica

Ecología General

Biogeografía de islas La Teoría de Biogeografía de Islas

Tasa extinción Æ ÁREA

Efecto de la DISTANCIA sobre la tasa de extinción (“efecto rescate”)

Tasa colonización Æ DISTANCIA

Efecto del ÁREA sobre la tasa de colonización (“efecto blanco”)

Dinámica

Ecología General

Dinámica de las comunidades Hoja de ruta 9 Sucesión

9 Invasiones biológicas

9 Escalas

9 Biogeografía de islas

9 Patrones de diversidad

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunos patrones...

ADIMENSIONALES Aves de la Rep. Checa (Storch & Gaston 2004)

TEMPORALES Plantas en campos abandonados, EEUU (Inouye et al. 1987)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunos patrones...

Diversidad

CONDICIONES

Intensidad / Frecuencia de perturbaciones

Connell (1978)

Tilman & Pacala (1993)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunos patrones... CONDICIONES

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunos patrones...

ESPACIALES

Mamíferos en América (Willig et al. 2003)

Aves en América (Gaston & Blackburn 2000)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunos patrones...

Mamíferos (Simpson 1964)

ESPACIALES

Árboles (Currie & Paquin 1987)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunas explicaciones...

Teoría clásica de competencia

A escala local...

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunas explicaciones...

Patrones universales

¿explicaciones únicas?..

Aves en América (Gaston & Blackburn 2000)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Algunas explicaciones...

9 Hipótesis relacionadas con el tiempo (comunidades más antiguas son más diversas) 9 Hipótesis del área geográfica (ambientes que cubren un área mayor son más diversas) 9 Hipótesis relacionadas con la heterogeneidad del hábitat (a mayor heterogeneidad de hábitat mayor disponibilidad de nichos) 9 Hipótesis relacionadas con la energía (la energía disponible limita el número de especies que pueden coexistir)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Macroecología

Programa de investigación

Se ocupa de entender los patrones a gran escala, universales, de amplia generalización (es decir: cómo se reparten el espacio físico y los recursos nutricionales las especies a gran escala)

BROWN (1995) Macroecology

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Macroecología

RELACIÓN ABUNDANCIA – TAMAÑO CORPORAL Aves terrestres en América del Norte (Brown & Maurer 1987)

Invertebrados en intermareales de Chile (Marquet et al. 1990)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Macroecología

RELACIÓN ABUNDANCIA – TAMAÑO DE LA DISTRIBUCIÓN Primates (Harcourt et al. 2005)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Macroecología

RELACIÓN TAMAÑO CORPORAL – LATITUD Aves de América (Gaston & Blackburn 1996)

Dinámica

Ecología General

Patrones de diversidad Macroecología Regla de Rapoport: el tamaño de la distribución geográfica de las especies aumenta hacia los polos

RELACIÓN TAMAÑO DE LA DISTRIBUCIÓN – LATITUD

Eduardo Rapoport

Aves de América del Norte (Brown 1995)