Interacciones entre especies: competencia interespecífica

Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: ecología
Interacciones entre especies:
competencia interespecífica
Francisco Molina Freaner
freaner@unam.mx
biosfera
región
paisaje
ecosistema
comunidad
interacción
población
individuo
Interacciones entre especies: el
caso de la competencia
interespecífica
La competencia interespecífica
involucra a dos o mas especies
• La competencia interespecífica es la
interacción en la cual las poblaciones de dos
o mas especies se ven afectadas de forma
negativa (-,-) por el uso o explotación de
un recurso común.
• La competencia puede tomar dos formas:
por explotación o por interferencia.
MODELO DE LOTKA-VOLTERRA
Modificación del modelo de crecimiento
logístico para incorporar la influencia de la
competencia entre especies
Agregar competidores al modelo logistico
de crecimiento para dos especies
dN
KN
 rN 

dt
 K 
 K1  N1  N 2 
dN1

 r1 N1 
dt
K1


 K 2  N 2  N1 
dN 2

 r2 N 2 
dt
K2


La competencia
interespecífica
puede
desembocar en
cuatro posibles
resultados
Experimentos de laboratorio
• Experimentos en el laboratorio con
organismos de ciclo de vida simple que
evalúan las consecuencias de la
competencia
• Evaluación de las predicciones del modelo
de Lotka-Volterra
Sistemas experimentales
• Especies que se puedan cultivar bajo
condiciones controladas y que se pueda
evaluar el efecto de la competencia
Los experimentos de laboratorio apoyan las
ecuaciones de Lotka-Volterra
C. F. Gause.
Experimentos
con especies
de
Paramecium.
P. aurelia y P.
caudatum no
pueden
coexistir; P.
caudatum y P.
bursaria si
pueden
coexistir. ¿Por
qué?
Experimentos con diatomeas
Experimento de
competencia entre dos
especies de diatomeas.
Asterionella formosa y Synedra
ulna. Ambas especies necesitan
sílice para formar sus paredes
celulares y se controló el nivel de
sílice en el agua.
Una especie excluye a la otra
porque puede vivir a
concentraciones mas bajas de silice
Experimentos con Coleópteros de
granos almacenados
Competencia entre Coleópteros de granos
almacenados a diferente temperatura
29ºC
32ºC
Dependiendo de la temperatura, las especies
muestran diferentes habilidades competitivas
Los estudios apoyan el principio
de exclusión competitiva
• En tres de las cuatro situaciones predichas por el
modelo de Lotka-Volterra, una especie lleva a la
extinción local a la otra.
• Los resultados de los estudios de laboratorio
apoyan al modelo de Lotka-Volterra
• Estas y otras observaciones han conducido al
concepto llamado principio de exclusión
competitiva, el cual establece que no pueden
coexistir ¨competidores completos¨ (mismos
requerimientos ecológicos)
Principio de exclusión competitiva
• Las especies competidoras no pueden
coexistir si:
– Requieren los mismos recursos
– Requieren las mismas condiciones ambientales;
tienen el mismo nicho
¿Hasta que punto pueden parecerse dos
especies y aún coexistir?
Condiciones que permiten la
coexistencia entre especies competidoras
• Estudios empíricos han documentado la
influencia de diversos factores ambientales
que afectan el resultado de las interacciones
competitivas
• Diferenciación en la aptitud competitiva en
diferentes ambientes
• Diferenciación en el uso de recursos
La variación temporal del ambiente influye
sobre las interacciones competitivas
Respuesta de la
densidad de dos
especies de pastos
de la sabana
africana a la
variación en la
precipitación
La competencia se da por múltiples recursos
35%
53%
69%
Diseño experimental para determinar los efectos
independientes de la competencia por los recursos aéreos
(luz) y subterráneos (agua y nutrientes) en plantas
Las aptitudes competitivas cambian
a lo largo del gradiente de nutrientes
Zonación en marismas debida a
competencia interespecífica
La competencia interespecífica
influye en el nicho de una especie
El caso de la distribución de Typha latifolia y T.
angustifolia la línea de la costa del Lago de Michigan
Modificación del nicho fundamental por
interacciones competitivas
T. latifolia
T. angustifolia
Granivoría en desiertos
• Hormigas, roedores y aves
• Recurso: semillas del suelo
• Estudios de Brown y Davidson (1977) sobre
competencia de roedores y hormigas
granívoras en Arizona. Enfoque experimental
usando cuatro tratamientos: a) cerco de malla
para excluir rodores, b) insecticida para excluir
hormigas, c) exclusión de roedores y hormigas y
d) control sin ningún disturbio
Resultados del experimento
Donde los roedores fueron excluidos, las colonias de hormigas
aumentaron 71%.
Donde se excluyeron las hormigas, los roedores aumentaron
44% en número y biomasa.
Donde ambos grupos fueron excluidos, el número de semillas
aumentó 450%.
Cuando ya sea los roedores o las hormigas fueron removidas, el
grupo que permaneció consumió aproximadamente tantas
semillas como los roedores y hormigas combinados en el
tratamiento control
Bajo condiciones naturales, cada grupo se espera que
consuma menor cantidad de semillas en presencia del otro
grupo que lo que consumiría estando solo.
Porcentaje de semillas
Porcentaje de semillas
Repartición de recursos entre roedores y
hormigas granívoras
Roedores
Hormigas
Tamaño de semilla (mm)
Sobreposición o solapamiento de nicho
La coexistencia de especies a menudo
afecta el reparto de recursos disponibles
Reparto de recursos entre felinos
silvestres de Israel
Diferenciación del
tamaño de las presas
(peces) en aves
Nicho de Hutchinson
Sobreposición de nicho en espacio
multidimensional
Las interaciones competitivas pueden ejercer
presiones selectivas y modificar el nicho
Desplazamiento de caracteres como
consecuencia de interacciones competitivas
El caso de los
pinzones de
Darwin
La competencia es una interacción compleja
que comprende factores bióticos y abióticos
•
•
•
La demostración de competencia en el laboratorio es una cosa y la
demostración de la competencia en el campo es otra muy diferente. En
el campo se tiene menor control de los factores ambientales y la
interpretación de los resultados es mas difícil.
Sin embargo, las revisiones sobre la competencia en el campo
muestran que esta interacción es importante en muchos sistemas
ecológicos
La competencia es una interacción compleja que rara vez se restringe a
un solo recurso limitante y a menudo varía con las condiciones
ambientales.
• El fantasma de la competencia en el pasado
Conceptos importantes
• Predicciones del modelo de Lotka-Volterra
• Principio de exclusión competitiva
• Condiciones que permiten la coexistencia
entre especies competidoras
• Diferenciación de nicho y desplazamiento
de caracteres debido a la competencia
Lectura optativa
• Leer capítulo 13 del libro de Smith y Smith
(2007): Competencia interespecífica
• Siguiente clase: Depredación