Factores que influyen en la estructura de las comunidades

Francisco Molina Freaner freaner@unam.mx

Universidad de Sonora

Licenciatura en Biología

Curso: ecología

región

biosfera

paisaje

ecosistema

comunidad

interacción

población

individuo

¿qué procesos o factores

determinan la estructura

de una comunidad?

Estructura de las comunidades

• Número de especies (S) • Abundancia relativa de las especies • Naturaleza de las interacciones • Estructura física

¿Qué factores y procesos afectan estas propiedades?

El nicho fundamental restringe la estructura de las comunidades

• El rango de condiciones ambientales toleradas por una especie define su nicho fundamental

• Estas restricciones limitan la distribución y abundancia a solo cierto rango de condiciones

• Las condiciones ambientales varían en el espacio

y tiempo; para un determinado rango de condiciones ambientales, solo un subconjunto de

especies puede potencialmente crecer,

sobrevivir y reproducirse

Nicho fundamental de 7 especies hipotéticas a lo largo de un gradiente ambiental

Cuando cambian las condiciones ambientales (e1 a e2), el grupo de especies que puede potencialmente existir en la comunidad cambia

Modelo nulo de la comunidad

El papel de las interacciones en la estructura de las comunidades

Papel de las interacciones. Conectancia de las redes tróficas

Conectancia ( C ): cuantas uniones posibles se presentan en una red trófica

C = 3/6 = 0.5

Las interacciones entre las especies pueden ser difusas

• Las interacciones entre las especies modifican el nicho fundamental

• La competencia, la depredación o el mutualismo pueden afectar la abundancia y la distribución de las especies

• Las interacciones entre las especies a menudo no ocurren solo entre pares de especies sino entre un subconjunto de especies de la comunidad. Cuando una especie está influenciada por las interacciones con muchas otras especies, se le llama interacción difusa

Red trófica de un bosque boreal de Canada

Naturaleza difusa de las interacciones en una red trófica

Las redes tróficas ilustran las interacciones indirectas

• Las redes tróficas ilustran un segundo aspecto importante de las interacciones entre especies en la comunidad: efectos indirectos

• Las interacciones indirectas suceden cuando una especie no interactúa con una segunda especie

directamente pero influye en una tercera que

tiene una interacción directa con la segunda

• Ejemplo: Efecto de un depredador sobre las plantas a través del efecto en los herbívoros

Influencia de la depredación en la estructura de una comunidad a través de la competencia

entre presas Estudios experimentales de Robert Paine en la zona de intermareas del Pacífico. Remoción experimental de Pisaster, un depredador clave que afecta la competencia entre especies presa

S disminye sin el depredador tope

Efectos indirectos entre especies presa

Cascadas tróficas: transferencia de efectos entre niveles tróficos

Efectos de la remoción de depredadores

• Históricamente, los grandes depredadores eran frecuentes en la mayoría de los ecosistemas

• En años recientes, se han registrado disminuciones considerables de los depredadores en una gran diversidad de ecosistemas marinos, terrestres y de agua dulce; y se han documentado las consecuencias ecológicas hacia la parte baja de la red trófica.

• Estes et al. 2011. Trophic downgrading of planet earth. Science 333: 301-306. (15 Julio 2011)

Cascada trófica en un ecosistema

terrestre

El caso del Parque Nacional Zion en los Estados Unidos

Cascada trófica en ecosistemas marinos

El impacto de la eliminación de un depredador en el tope de la cadena: tiburones

Las redes tróficas implican controles en la estructura de las comunidades

• Toda la evidencia rechaza la idea del modelo nulo de las comunidades

• Las interacciones directas e indirectas tienen influencia en la estructura de las comunidades

Control por los recursos o control por los depredadores

• La estructura de las redes tróficas sugiere que las poblaciones de cualquier nivel trófico esta controlado por la población del nivel trófico inferior (control por los

recursos) • Sin embargo, es posible que los depredadores controlen la

abundancia y diversidad de las presas (control por los

depredadores) y por tanto controlen la estructura de la comunidad

• El mundo es verde, porque los depredadores mantienen a los herbívoros en jaque (Hairston, Smith y Slobodkin)

Las interacciones entre especies a lo largo de gradientes ambientales son afectadas por la

tolerancia al estrés y la competencia

• La estructura biológica de las comunidads está restringida por la tolerancia ambiental de las especies (nicho

fundamental) • Esta tolerancia es posteriormente modificada a través de

las interacciones directas e indirectas entre especies (nicho

efectivo) • A medida que nos movemos a lo largo del paisaje, las

variaciones en el ambiente físico alterarán la

naturaleza de estas restricciones, tanto en la distribución como en la abundancia de las especies

Cambios en la abundancia de especies a lo largo de un gradiente de humedad

Cambios en la asignación de recursos a raíces y tallos a lo largo de gradientes de humedad

Naturaleza compleja de la competencia en comunidades

• Patrones de zonación de especies en marismas a lo largo de un gradiente de estrés físico y salinidad

• Experimentos de transplante recíproco, adición

de nutrientes y eliminación de plantas vecinas • Los resultados muestran que los patrones de

zonación son una interacción entre las capacidades competitivas de las especies para obtener nutrientes y su capacidad para tolerar el estrés

Patrón de zonación y los mecanismos responsables

La heterogeniedad ambiental influye en la diversidad de las comunidades

• Ademas de la tolerancia ambiental de las especies (nicho), las interacciones directas e indirectas y los cambios en las condiciones ambientales a lo largo de gradientes, la estructura de las comunidades se ve afectada por la heterogeneidad ambiental

dentro de la comunidad

• Las condiciones ambientales no son homogeneas dentro de las comunidades

Variación en la humedad del suelo y contenido de nitrógeno en un campo abandonado

Relación entre la diversidad estructural de la vegetación y la diversidad de aves

Mayor diversidad estructural: mayor diversidad de microhábitats para las aves

Patrón general: mayor diversidad estrucural de los hábitats, mayor diversidad de especies animales para una variedad de grupos taxonómicos

La disponibilidad de recursos influye en la diversidad de plantas de una comunidad

• Un incremento en la disponibilidad de recursos (nutrientes) sustenta mayor crecimiento y una mayor abundancia de individuos

• Estudios experimentales en pastizales demuestran que la fertilidad del suelo promueve fuertes interacciones competitivas que conducen a la dominancia de pocas especies y por tanto se reduce la diversidad de especies

• En contraste, cuando la fertilidad es baja, las interacciones no son tan intensas y se mantiene una mayor diversidad de especies de plantas

Relación entre la riqueza de especies de árboles tropicales y un índice de fertilidad de suelo en 46 comunidades de Costa

Rica

Fertilidad del suelo e interacciones competitivas en plantas

• Existe una relación inversa entre la disponibilidad de nutrientes y la diversidad de comunidades vegetales

• A medida que la disponibilidad de nutrientes aumenta la competencia por recursos subterráneos y aéreos aumenta

• El resultado neto es un desplazamiento competitivo de las especies con menor habilidad competitiva y una reducción de la diversidad de especies

Conceptos importantes • Factores que afectan la estructura de las

comunidades. • El nicho fundamental restringe la estructura

de las comunidades. • Las interacciones directa e indirectas

afectan la estructura • Cascadas tróficas • La heterogeneidad ambiental influye en la

diversidad de especies

Lectura opcional: leer capítulo 17 del libro de Smith y Smith (2007): factores

que influyen en la estructura de las comunidades

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