Tema de hoy Condiciones y recursos Condiciones y

Tema de hoy: Condiciones y recursos • Condiciones y recursos. Definiciones • Características de las condiciones y recursos • Rangos de tolerancia y nicho ecológico • Respuestas frente a la intensidad de las condiciones • Nicho ecológico y rango de distribución. Modelos de nicho • Efectos de las condiciones según la distribución temporal y duración. • Distintos tipos de respuestas frente a condiciones extremas • Mecanismos de respuestas frente a las condiciones • Aplicaciones del conocimiento de las condiciones • Isoclinas de crecimiento según recursos limitantes • Tipos de recursos. Interacciones entre ellos

ECOLOGIA: INTERRELACIÓN DE LOS ORGANISMOS CON SU MEDIO. Medio ambiente alimentos humedad Individuo luz temperatura refugios Otros individuos Condiciones: características físico químicas del ambiente que determinan donde puede vivir un individuo: sobrevivir, crecer o reproducirse Recursos: son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse. El uso por un organismo los hace indisponibles para los otros.

Condiciones: factores del medio ambiente que influyen el desenvolvimiento de los individuos üNo son consumidas. üTemperatura, p. H, salinidad üPueden ser modificadas por los organismos §Movimiento de abejas aumenta la temperatura de la colmena §Pisoteo de ganado cambia aireación y compactación del suelo §Lombrices cambian aireación del suelo §Árboles cambian condiciones de insolación §Desechos de organismos cambian p. H del agua o suelo

Recursos: son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse • Proveen energía para las funciones vitales. • Proveen materiales para construir las estructuras de los seres vivos. • Satisfacen otras necesidades, como refugios, sitios de nidificación • Son consumidos, o el ser utilizados por un individuo los hace indisponibles, al menos temporalmente, para otros individuos • Se caracterizan por su abundancia y disponibilidad • Pueden generar competencia

¿Condición o recurso? Pasto, árbol, aire, vacas, luz Árboles, sombra, viento, tierra volando

Interacción de los individuos con el medio Condición ambiental Individuo Medio interno Barrera cte Puede fluctuar Homeostasis: Mantenimiento de un medio interno constante. Monitoreo Regulación

El control del medio interno varía según los organismos unicelulares Mamíferos, aves > Constancia del medio interno Insectos, anfibios, reptiles Independencia del medio externo < La necesidad de mantener un medio interno constante influye sobre las condiciones y recursos que permiten sobrevivir

Nicho ecológico y rangos de tolerancia Rango de tolerancia: rango de intensidades de una condición o tipos y disponibilidades de un recurso donde los individuos de una especie pueden al menos sobrevivir Nicho ecológico de la especie según Hutchinson: rangos de las condiciones y recursos, ESPACIO MULTIDIMENSIONAL donde se puede mantener una población viable + cálido Rango de tolerancia + frío Nicho ecológico + húmedo Rango de tolerancia + seco

Concepciones anteriores del nicho ecológico üHábitat de la especie (Elton 1927) üFunción o papel que cumple en el ecosistema (Grinnell 1917)

La interacción con otros individuos afecta el uso de los recursos y el espacio (con las condiciones asociadas) Una especie puede utilizar un rango más amplio de condiciones y recursos cuando está sola que en presencia de competidores o depredadores Nicho pre interactivo > Nicho post interactivo Agua Refugios Alimento Se asume que las distintas dimensiones del nicho son independientes

Problemas del Nicho Hutchinsoniano ü 1 - Supone que todos los puntos dentro del hipervolumen tienen la misma probabilidad de supervivencia de la especie ü 2 -No todas las combinaciones de factores ambientales son posibles, el nicho entonces es menor que el definido por el hiperespacio ü 3 - El nicho fundamental está definido según todas las variables abióticas y bióticas, pero el realizado se basa principalmente en relaciones de competencia. (Algunos autores incluyen en el realizado el efecto de la depredación y otras interacciones)

Ampliando la visión de nicho de Hutchinson - ¿Qué pasa con el nicho post interactivo respecto al fundamental pre interactivo si las interacciones entre especies son positivas? Alimento Nicho realizado Agua Nicho fundamental Ejemplo: asociación de plantas con bacterias fijadoras de nitrógeno les permite vivir en suelos pobres en nitrógeno, en ausencia de bacterias tendrían nicho más chico Nicho fundamental: Donde podría existir Nicho realizado: donde realmente existe

Dentro del espacio del nicho hay valores que son más favorables que otros para el desempeño de los individuos de la especie + cálido Crecimiento Reproducción Supervivencia + frío + húmedo + seco

Respuesta de los individuos a distintas intensidades de una condición El óptimo se encuentra en valores intermedios Desenvolvimiento de los individuos Reproducción Crecimiento Supervivencia Intensidad de la condición

Desenvolvimiento de los individuos R C S Intensidad de la condición El óptimo se encuentra a intensidades mínimas Sustancias tóxicas

El óptimo se encuentra a bajas intensidades de la condición Desenvolvimiento de los individuos Intensidad de la condición Metales pesados como Cu, Fe. Son necesarios en pequeñas cantidades (micronutrientes) En altas concentraciones son tóxicos

El nicho de una especie determina donde va a estar presente A gran escala: Distribución geográfica A escalas menores: Uso de hábitat La especie se distribuye desde el sur este de Venezuela hasta la Provincia de Entre Ríos en Argentina. Utiliza ambientes anegables con alta cobertura vegetal. Se alimenta de insectos y pequeños invertebrados

¿Cómo podemos conocer el nicho de una especie? ¿Por su distribución? ¿Por su fisiología? ¿Por su comportamiento? Biodiversity Informatics, 3, 2006, pp. 59 -72 USES AND REQUIREMENTS OF ECOLOGICAL NICHE MODELS AND RELATED DISTRIBUTIONAL MODELS A. TOWNSEND PETERSON Natural History Museum, The University of Kansas, Lawrence, Kansas 66045 USA E-mail town@ku. edu Abstract. —Modeling approaches that relate known occurrences of species to landscape features to discover ecological properties and predict geographic occurrences have seen extensive recent application in ecology, systematics, and conservation. A key component in this process is estimation or characterization of species’ distributions in ecological space, which can then be useful in understanding their potential distributions in geographic space. Hence, this process is often termed ecological niche modeling or (less boldly) species distribution modeling. Applications of this approach vary widely in their aims, products, and requirements; this variety is reviewed herein, examples are provided, and differences in data needs and possible interpretations are discussed.

EFECTOS DE LAS CONDICIONES Dependen Distribución en tiempo Intensidad Duración Del organismo No es lo mismo un día frío que una semana continua. No son lo mismo dos horas diarias de frío, que 20 horas de frío ¿Por qué? Generan respuestas que tienen un costo Generan respuestas que pueden ayudar a sobrevivir

Las condiciones pueden actuar como ESTÍMULO o INDICADORES de cambios que se avecinan en el ambiente. Acortamiento de días Lluvias temperatura Migración de aves Germinación de plantas Floración Las condiciones pueden afectar las relaciones entre individuos: si un individuo se encuentra en su óptimo, va a tener ventaja sobre otro que esté en el límite de su rango de tolerancia desenvolvim iento Especie A Intensidad de la condición Especie B

Respuestas de los organismos frente a condiciones adversas TOLERANCIA: el organismo se mantiene reduciendo los niveles metabólicos. Coníferas del hemisferio norte. Reducen la fotosíntesis en invierno, pero no la suspenden del todo. Los mamíferos interrumpen la reproducción y su actividad.

ESPECIALIZACIÓN: Existen adaptaciones particulares. bacterias termófilas peces de agua salada ¿Qué significa extremo? roedores de salinas Plantas de desiertos EVITAMIENTO: Los organismos evitan determinadas condiciones, a través de la migración, de pasar las etapas desfavorables en forma de semillas o formas de resistencia. Aves migradoras Plantas anuales Formas de resistencia: huevos, pupas, esporas

Las respuestas adaptativas de los organismos frente a las condiciones ambientales pueden ser de distintos tipos: FISIOLÓGICAS, MORFOLÓGICAS, COMPORTAMENTALES Funcionamiento de riñones Uso de agua metabólica Fisiológicas Grasa parda Mecanismos contra corriente Hibernación y torpor

Flujo contracorriente Variación de la temperatura corporal en animales que hibernan Figura: Townsend, Harper, Begon. 2000. Essentials of Ecology. Blackwell

Adaptaciones Morfológicas Pelaje Depósitos de grasa Tempe ratura > S/V Forma corporal Tamaño extremidades Agua Forma de hojas Luz Tamaño de hojas Luz Sombra < S/V

Adaptaciones Morfológicas Regla de Bergmann: Tamaño corporal aumenta en especies o géneros de temperaturas más frías Variación de tamaños de especies de pingüinos según la latitud >latitud, < temperatura < latitud, >temperatura >Tamaño implica menor relación superficie/volumen > Tamaño implica menor superficie de pérdida de calor en relación al producido

Adaptaciones Morfológicas Regla de Allen: Tamaño de extremidades se achica en especies o géneros de temperaturas más frías

Respuestas comportamentales üComportamiento social üUso de cuevas üAsolearse üMovimientos üMigraciones

Lagartija carpetana. Vive en zonas montañosas de España üLa temperatura corporal media es de 29, 4 ºC üLa velocidad de carrera se maximiza a 34, 5 ºC üUsa heliotermia y tigmotermia para mantener la temperatura üCambia de posición para aumentar la incidencia de los rayos solares

El conocimiento del efecto de las condiciones ambientales sobre distintos tipos de organismos ha permitido al hombre: üDefinir tierras aptas para cultivo. Por ej: Mapas del INTA de acuerdo a precipitación y temperatura üManejar tiempos de producción. Ej: floricultura üGenerar condiciones de cría o cultivo. Ej: invernáculos üElaborar mapas de riesgo de transmisión de enfermedades. Ej: para dengue, Chagas, hantavirus

Relación entre el tiempo de desarrollo de los estadios inmaduros del mosquito Ochlerotatus albifasciatus y la temperatura Grupo de Estudio de Mosquitos. Depto EGE. FCEN. UBA

Condiciones de temperatura aptas para A. aegypti T·mínima>0·C T máxima<40·C T media diaria =20·C Tesis Licenciatura en Ciencias Biológicas. A. Carbajo

Altura, demografía y distribución de A. aegypti Demografía: >10 hab/km 2 Altura <3000 m Tesis Licenciatura en Ciencias Biológicas. A. Carbajo

Crecimiento en función de recursos limitantes Isoclina para agua Nitrógeno Zona de decrecimiento por falta de agua Zona de decrecimiento por falta de ambos Isoclina para nitrógeno Zona de decrecimiento por falta de nitrógeno Agua Isoclinas de equilibrio: puntos de crecimiento 0

Interacción recurso- organismo R 2 Vector consumo Vector de renovación Vector de consumo Punto de oferta Vector renovación Vector de consumo R 1

Dos recursos limitan el crecimiento de una especie La especie está más limitada por RB RA Punto de oferta Renovación Consumo 1 2 isoclina Renovación Consumo La especie requiere más RA La especie está más limitada por RA RB

¿Cuál de los recursos se requiere más para crecer? R 1 ¿Cuál de los recursos es más limitante de acuerdo al punto de oferta? R 2 Punto de oferta R 1

¿Cuál de los recursos se requiere más para crecer? R 2 ¿Cuál de los recursos es más limitante de acuerdo al punto de oferta? R 2 Punto de oferta R 1

Interacciones entre recursos Recursos Esenciales: la presencia de uno no influye sobre la necesidad del otro, ambos son necesarios R 2 R 1 Las plantas necesitan Carbono y Nitrógeno Animales necesitan Oxígeno y Hierro El crecimiento depende de cada uno en forma independiente

Interacciones entre recursos Recursos Esenciales: la presencia de uno no influye sobre la necesidad del otro, ambos son necesarios R 2 Hay crecimiento Isoclina de crecimiento 0 hay crecimiento No. No hay crecimiento R 1 Recursos Perfectamente Sustituibles: se sustituyen exactamente R 2 Hay crecimiento Isoclina de crecimiento 0 No hay crecimiento R 1

Recursos Perfectamente Sustituibles: se sustituyen exactamente R 2 Sólo R 2 R 1+R 2 Sólo R 1 üUn recurso puede reemplazar al otro üNo necesariamente son iguales Trigo o avena para pollos Si se consumen juntos es necesaria menor cantidad de cada uno Carne de cebra o antílope para león

Recursos sustituibles complementarios: necesita menor cantidad total si se consumen a la vez Para alcanzar el crecimiento si se consumen juntos los dos recursos es necesaria menor cantidad de cada uno y menor cantidad total Humanos alimentándose de arvejas y arroz que proveen distintos aminoácidos

Recursos antagonistas: cuando son consumidos juntos se requiere una cantidad total mayor para poder crecer R 2 5 Zona de crecimiento 3 5<(4+3) 4 2 üTóxicos que actúan en forma sinérgica. 5 R 1 üSi se consumen por separado no producen efecto tóxico üAl consumirse juntos la cantidad de cada uno es menor pero la cantidad total necesaria es mayor que si se consumen por separado

Inhibición: los recursos se vuelven inhibidores del crecimiento a altas concentraciones No C R 2 No C C No C R 1 Desenvolvimiento de los individuos Micronutrientes que a altas concentraciones son tóxicos R