Influencia del medio ambiente en los organismos

Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: Ecología
Influencia del medio
ambiente en los organismos
Francisco Molina Freaner
[email protected]
Biósfera
De lo sencillo a lo complejo
Región
Paisaje
Ecosistema
Comunidad
Interacción
Población
Individuo
En esta parte cubrimos la
ecología de individuos
(ecofisiología), su
tolerancia a factores del
medio ambiente y el
concepto de nicho
ecológico
Individuo: unidad básica de la ecología
• Partimos del individuo para examinar los
procesos y las restricciones a las que se
enfrenta para conservar la vida bajo
variadas condiciones medioambientales
• Es el individuo quien detecta y responde al
ambiente físico predominante
• Por eso, el organismo individual forma la
unidad básica en ecología
Medio Ambiente
• Ningún organismo vivo se encuentra aislado.
Viven inmersos en el medio ambiente
• El medio ambiente es el espacio de condiciones
físicas, químicas y biológicas particulares donde
viven los organismos
• El medio ambiente tiene componentes bióticos,
que se refieren a la presencia de otros organismos
y componentes abióticos, que se refieren a las
condiciones físicas y químicas del ambiente
Distribución de las especies
• ¿por qué las especies viven solo en algunos lugares del
planeta y no en otros?
• ¿Dispersión?
• ¿Interaciones bióticas?: competencia, depredación,
herbivoría, mutualismo, etc.
• ¿Condiciones abióticas? Las condiciones o factores
abióticos que permiten la vida de los organismos de las
especies tienen que ver con su fisiología (funcionamiento):
ésta determina su grado de tolerancia y sus requerimientos
ante condiciones abióticas particulares. La rama de la
ecología que estudia estos temas es la ecofisiología
Límites a la distribución
Especies ausente
porque …
Si Área inaccesible o
Depredación,
tiempo insuficiente
¿Dispersión
parasitismo,
limita la
Si competencia
No
distribución?
¿Factores bióticos
limitan la
No
¿Factores
distribución?
abióticos limitan
la distribución?
Factores
químicos:
salinidad, pH,
nutrientes, etc.
Factores
físicos:
temperatura,
luz, fuego,
etc.
¿cómo vivir en un ambiente variable?
• Las condiciones ambientales varían en el espacio
y tiempo y los organismos han evolucionado
mecanismos para enfrentar la variabilidad
ambiental
• Mecanismos:
 Adaptación
 Aclimatación
 Escape {migración, reposo (torpor), etc}
Factores abióticos: ¿recursos o condiciones?
• Los factores abióticos pueden ser recursos o
condiciones
• Los recursos son elementos del ambiente que los
organismos usan o consumen. Por ejemplo, el
agua, los nutrientes y la radiación solar para las
plantas; recursos alimenticios para los animales y
materia orgánica muerta para los descomponedores
• Las condiciones las experimentan los organismos,
no las consumen. Por ejemplo, la temperatura, pH,
salinidad y la velocidad del viento
Nociones de ecofisiología
• Las características fisiológicas de los organismos
son las que determinan sus niveles de tolerancia y
sus requerimientos ante condiciones abióticas
particulares.
• Los niveles de tolerancia a los factores del medio
ambiente físico dependen de la estructura y
función de las enzimas.
• En general a mayor temperatura mayor actividad
enzimática. Sin embargo, a altas temperaturas las
proteínas se desnaturalizan y por eso las enzimas
tienen un rango óptimo para funcionar
eficientemente
Ambiente externo y ambiente interno
• Los organismos necesitan un ambiente interno
relativamente constante para mantener las
condiciones internas dentro de un rango tolerable
Homeostasis
Tolerancia ambiental
Curva de tolerancia en plantas
Un musgo del bosque
boreal fotosintetiza a una
tasa máxima a los 15 ºC
Un arbusto del
desierto fotosintetiza
a una tasa máxima a
los 44 ºC
Tasa fotosintética
(% del máximo)
Arbusto del desierto
Musgo boreal
Temperatura (ºC)
Rango de tolerancia en animales
Las especies tropicales mantienen
una tasa metabolica constante bajo
un rango mas estrecho de
temperatura
Especies tropicales
Las especies del Ártico
mantienen una tasa metabólica
constante para un rango mas
amplio de temperatura
Especies Árticas
Temperatura ambiental (ºC)
Zona termo-neutral
Tolerancia ambiental y abundacia
Cada ser vivo presenta, frente a los distintos factores ecológicos, rangos de
tolerancia. Si las condiciones abióticas son las que determinan la distribución,
uno esperaría que la abundancia de la especie en cuestión varíe de acuerdo a la
variación del ambiente abiótico. En este escenario, la abundancia sería mas alta
cerca del óptimo ecológico y tendería a disminuir hacia las regiones donde las
condiciones ambientales se vuelven factores limitantes
¿qué relación existe entre
distribución y abundancia?
No hay individuos
Abundancia promedio muy baja
Abundancia moderada
Abundancia
alta
Abundancia
alta
Abundancia y distribución
La abundancia y distribución de los seres vivos refleja la variación ambiental
Factores abióticos que limitan la distribución
de las especies
Límite norte de la distribución del vampiro Desmodus rotundus
Registros recientes
Registros fósiles
Temperatura mínima de enero: 10ºC
Distribución del sahuaro
Heladas y el límite norte de la
distribución del sahuaro
< 0 ºC por mas de 36 hr
0ºC por menos de 24 hr
Factores limitantes (ley del mínimo)
• La distribución de una especie está
controlada por el factor ambiental para cual
el organismo tiene el menor rango de
tolerancia. La noción de factor limitante
proviene de la ley del mínimo de Liebig,
que plantea que los organismos estan
limitados por el recurso o condición que se
encuentre en menor cantidad o que alcanze
valores mas extremos. Ej: agua en el
desierto, temperaturas bajas en los polos, etc.
G. Evelyn Hutchinson
Concepto de
nicho ecológico
Concepto de nicho
Dimensiones del nicho
H
TEMPERATURA
Unidimensional
TEMPERATURA
U
M
E
D
A
D
H
TEMPERATURA
U
Bidimensional
M
E
D
A
D
Tamaño del
alimento
TEMPERATURA
Tridimensional
Definición de nicho de Hutchinson
• El nicho fundamental: El conjunto de recursos y
condiciones que permiten la sobrevivencia y reproducción
de un organismo, y por ende la persistencia de la especie.
Muchos recursos y condiciones interactúan para formar el
nicho.
• El nicho efectivo: La porción del nicho fundamental que
efectivamente está ocupado por la especie cuando se ve
restringida por la interacción con otros organismos ya sea
por competencia, depredación, parasitismo o
enfermedades.
- Hutchinson 1958
Abióticos vs. bióticos
Como las interacciones modifican el
nicho fundamental
• Experimento clásico en Ecología
• La importancia de la competencia en la
abundancia y distribución de especies
Competencia entre percebes
Competencia afecta la distribución y abundancia
Zona intermarea rocosa
 Percebes adultos fijos a las
rocas
 Larvas se establecen a lo
largo de la zona de intermarea
crustáceos cirrípedos,
conocidos como percebes o
bellotas de mar.
 Estudio clásico de
competencia
 Joseph Connell (1961)
Ecology 42:710-723

Balanus
Marea alta
Distribución
de los
adultos de
Balanus
Marea baja
Distribución de
los adultos de
Chthamalus
Observaciones e hipótesis
• Larvas se establecen a lo largo de casi toda la zona de
intermareas
• Los adultos de Chthamalus solo se encuentran en la zona
alta de intermareas
• Los adultos de Balanus solo se les encuentra en la zona baja
y media de intermareas
• Hipótesis: Balanus excluye a Chthamalus
 ¿Por recursos?
 ¿Por espacio?
• Hipótesis: Chthamalus no puede tolerar estar sumergido
• Hipótesis: Balanus no puede tolerar la desecación
Experimentos
• En rocas con larvas y adultos jóvenes
 Remoción de Balanus
 Control, sin remoción
• En rocas con adultos jóvenes de una sola especie
 Transplante de Balanus a la zona baja y alta de
intermareas
 Transplante de Chthamalus a la zona baja y alta de
intermareas
• Seguimiento del destino de los individuos marcados
a lo largo del tiempo
Resultados 1
• En la zona de intermarea baja e intermedia:
 Balanus crece rapidamente y desplaza a Chthamalus.
Competencia por espacio, Balanus gana el espacio
 Chthamalus sobrevive bien en la zona baja solo si
Balanus es removido
 Cuando Balanus está presente, Chthamalus es
eliminado completamente
 La distribución de Chthamalus está limitada por
competencia interespecífica con Balanus
 Exclusión competitiva local
Resultados 2
• En la zona alta de intermarea:
 Balanus no sobrevive independientemente de la
presencia de Chthamalus
 Sensible a la desecación. En cambio
Chthamalus tolera condiciones secas
 El limite superior de Balanus está
determinado por el ambiente físico
 Chthamalus tiene un refugio de la competencia
en la zona alta, donde escapa de los efectos de
su competidor
Distribución de Balanus y Chthamalus
Intermarea alta
Balanus
Chthamalus
Chthamalus
ROCA
Intermarea baja
Adulto Larva
Adulto Larva
Nicho efectivo
• El nicho efectivo: La porción del nicho
fundamental que efectivamente está ocupado
por la especie cuando se ve restringida por la
interacción con otros organismos ya sea por
competencia, depredación, parasitismo o
enfermedades.
Siguientes clases
• Clima
• Vida en un medioambiente variable
• Preguntas: Define que es el nicho
fundamental y que es el nicho efectivo.
¿Que factores limitan la distribución de las
especies?