Unidad Temática 21. Teoría del nicho ecológico

Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Límites de tolerancia
Conceptos de nicho ecológico: Grinnell, Elton y Hutchinson
Nicho fundamental y Nicho efectivo
Nicho compartido y exclusión competitiva
Dimensiones del nicho: amplitud y solapamiento
Segregación de nicho
Especies generalistas y especies especialistas
La perspectiva de construcción de nichos
Unidad Temática 21.
Teoría del nicho
ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Fuente: www.rae.es (última visita: 27/01/07)
¡Se les olvidó algo!
Para los ecólogos “nicho”
resume el conjunto de
condiciones (factores y recursos)
que influyen en la supervivencia,
crecimiento y reproducción de
una especie… desde hace casi
un siglo.
-- El reconocimiento de óptimos en las condiciones que experimentan las especies
y de la existencia de hábitats de distinta adecuación para ellas, así como el interés
en el papel que desempeñan las especies en las comunidades llevó a proponer el
concepto de nicho ecológico
Conceptos de nicho ecológico
-- Elton (1927) incluye
también las
interacciones biológicas
(posición e interacciones
en la red trófica) de lo
que se deriva la
“función” de una
especie en una
comunidad
G.E.Hutchinson
(1903-1991)
G.F.Gause
(1910-1986)
son los factores y
recursos necesarios para
la supervivencia,
crecimiento y
reproducción
hipervolumen ndimensional, donde n
-- Hutchinson (1957)
define el nicho como un
dos especies con nichos
iguales no pueden
coexistir a largo plazo
exclusión
competitiva, por el que
-- Gause (1934) enuncia
el principio de
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fotografías: Elton, www.history.vt.edu; Gause, www.nceas.ucsb.edu; Grinnell, www.mip.berkeley.edu; Hutchinson, www.wikipedia.org
C. Elton
(1900-1991)
J.Grinnell
(1877-1939)
-- Grinnell (1914, 1927)
entiende el nicho como
el conjunto de hábitats
y comportamientos de
una especie, e.d.,
considerando sólo las
influencias del medio
abiótico (nicho≈hábitat)
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Fuente: Ecology. Begon et al. 2006. Cap. 2.
crecían hasta
alcanzar las
capacidades de
carga de sus
medios de cultivo,
sobre células de
levadura
P. caudatum se
extinguía en
competencia con
P. aurelia (y con
mortalidad
forzada)
Los tres
Paramecium
G.F.Gause
(1910-1986)
competidoras coexisten en un ambiente estable, lo hacen como resultado de la
diferenciación de los nichos efectivos. De lo contrario una de las dos especies
excluirá a la otra (cuando el nicho efectivo del competidor superior llena por
completo aquellas partes del nicho fundamental del competidor inferior que se
encuentran en el hábitat)
-- Gause (1934). Principio de exclusión competitiva: si dos especies
Conceptos de nicho ecológico
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fuente: Ecology. Begon et al. 2006. Cap. 2. Fuente: Principios integrales de zoología. Hickman et al (2002, 5ªed.). Cap. 40
G.E.Hutchinson
(1903-1991)
dimensional
Crangon septemspinosa
(njscuba.net)
-- Hutchinson (1957) define el nicho como un hipervolumen n-
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Fuente: Ecology. Begon et al. 2006. Cap. 2.
Crangon septemspinosa
(njscuba.net)
¿Qué otras circunstancias se deben dar para que
encuentre en esa playa a la quisquilla?
-- Si una localidad presenta las condiciones y recursos adecuados
para una especie dada, esta podrá, potencialmente, existir y
subsistir en ella
Muy bien, he encontrado una playa con
25% de salinidad y 20ºC de temperatura,
¿encontraré a la quisquilla ahí?
Conceptos de nicho ecológico (¿Tarea 3’?)
Nicho
efectivo
Nicho
fundamental
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fuente: Ecología. Rodríguez, J. 2001. Cap. 14.
Æ en la naturaleza se observan
solapamientos parciales sin exclusión (p.e.,
por azar)
cabe esperar que compitan entre ellas
hasta que, por exclusión competitiva, el
solapamiento desapareciera
-- En la forma más simple, el nicho se
entiende como un espacio ecológico, de
forma que si dos especies se solapan en
el espacio definido por los factores y
recursos que los afectan,
Conceptos de nicho
ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Fuente: Ecología. Rodríguez, J. 2001. Cap. 14.
- [3] La colonización de una
tercera especie forzaría a un
mayor empaquetamiento de los
nichos efectivos
- [2] La llegada de una segunda
especie supondría un solapamiento
de los espectros de uso, lo que
conduciría a una exclusión
competitiva o a una cierta
segregación por diferenciación de
nichos (efectivos)
- [1] La primera especie ajustaría
probablemente su espectro de uso
a la disponibilidad del recurso (que
vamos a suponer limitante)
-- En una forma más elaborada, el nicho se
entiende como un espectro de utilización de
recursos, de forma que las especies difieren en
la eficiencia de utilización de unos recursos que
varían continuamente
Conceptos de nicho
ecológico
[2]
[1]
[3]
news.bbc.co.uk
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fuente: Ecología. Rodríguez, J. 2001. Cap. 14.
Æ Solapamiento: cuantifica la similitud entre nichos (en
particular en el uso de recursos)
de gr. estrecho)
-- DIMENSIONES DEL NICHO
Æ Amplitud: cuantifica el grado con el que se usan
diferentes recursos
Æ especies generalistas: amplitud grande, gran eficacia
biológica en un amplio rango de recursos, son capaces de
utilizar varios hábitats Æ ~eurioica (euri, de gr. eurus amplio)
Æ especies especialistas: amplitud pequeña, necesitan un
recurso o una combinación de ellos particular, suelen ocupar
pocos hábitats (más vulnerables al cambio) ~estenoica (steno,
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
J.Seoane y www.hlasek.com
Wikipedia y WWF
(opennature.com)
Vulpes vulpes
Fuentes: Ecología. Begon et al. 2006. Cap. 8. Fotografía de P.Grant de www.eeb.princeton.edu
p.e. fosfatos y silicatos en las diatomeas de Tilman
p.e. otros aspectos tróficos que se reflejan en la
morfología, como en el pico de las aves que determina
su alimentación Æ los pinzones de las islas Galápagos
-- El nicho n-dimensional no se puede describir
por completo (casi infinitas dimensiones) pero sí
resumir adecuadamente cuando son pocos las
condiciones ambientales (=factores+recursos)
que afectan con mayor importancia al ciclo vital
de la especie
-- Las ideas sobre el nicho ecológico han
recibido un apoyo empírico en el estudio de
especies similares en áreas de coexistencia
(simpatría). En esos lugares es frecuente
encontrar que algunos caracteres morfológicos
relacionados con el espectro de uso de los
recursos (p.e., tamaño corporal o de pico en
aves) se distancien entre las especies, en lo que
se conoce como desplazamiento de caracteres
Conceptos de nicho
ecológico
Peter R. Grant
(1936-)
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fotografía: Tilman, www.in-cites.com
La dominancia o coexistencia depende de los requerimientos de los recursos
y las tasas de consumo de las especies
Æ [4] Por utilización diferencial de los recursos (Tilman, 1982)
la ocupación del espacio tiene un componente de aleatoriedad (mayor quizás
en plantas) y los ambientes heterogéneos o sometidos a perturbaciones
posibilitan que haya “oportunidades para todos”
Æ [3] Por azar
David Tilman
(1949-)
una especie menos competitiva en el crecimiento puede compensarlo si regenera (o reproduce
o coloniza) mejor ciertos años, p.e., con más producción de semillas o plántulas más resistentes
(o más inmigrantes)
Æ [2] Por el nicho de regeneración (o colonización)
el grado de competitividad varia entre especies según determinadas combinaciones de las
condiciones ambientales (no hay una especie dominante ante cualquier condición)
Æ [1] Por diferenciación de nicho
P.e., las plantas utilizan los mismos recursos: agua, luz y nutrientes, y sin embargo muchas
especies pueden coexistir en las mismas áreas
-- La situación hipotética de especies en total equilibrio con la oferta de recursos es
muy simplista. La exclusión competitiva no siempre se produce.
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Conceptos de nicho ecológico
Fuente: Marañón, T. et al. 2004. Heterogeneidad ambiental y nicho de regeneración en Ecología del bosque mediterráneo en un mundo cambiante
(p.69-99). Foto propia de pinar de P. sylvestris en Navafría.
-- [2] El nicho de regeneración puede cambiar con las condiciones ambientales
X (P)
0
Y (SiO2)
∞
B
Nicho
fundamental
Con estas combinaciones de
los recursos la especie
sobrevive y se reproduce
A
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
-- Si el punto de oferta de los recursos
está en A la especie no puede persistir,
mientras que lo hará si está en B
Isoclinas de Crecimiento Neto
Cero: no hay crecimiento
poblacional pues la mortalidad
iguala a la reproducción
-- Dos recursos esenciales renovables
-- Un recurso esencial renovable
COMPETENCIA INTRA-ESPECÍFICA
-- [4] Utilización diferencial de los recursos (Tilman)
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
∞
0
Fuente: Ecología. Begon et al. 1995. Cap. 7
-- La competencia intraespecífica lleva a la
población idealmente a un equilibrio
estable (S*) donde el tamaño poblacional
es constante (en ICNC) y también los
niveles de los recursos
-- Tanto la renovación como el consumo
pueden describirse como vectores, con
una dirección y una fuerza
-- El punto de oferta muestra el nivel de
los recursos en ausencia de consumo
-- [4] Utilización diferencial de los recursos (Tilman)
Conceptos de nicho ecológico
S*
ICNCB
ICNCA
- consumo del recurso más limitante
- especies limitadas por distinto recurso
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Æ e.d., si la competencia INTRA >>
que la INTER-específica
Fuente: Ecología. Begon et al. 1995. Cap. 7. Ecology. Begon et al. 2006. Cap. 8.
S*
-- En (4) coexistencia, si:
-- En (3) A excluye competitivamente a B
-- En (2) B no puede sobrevivir (fuera de
su nicho fundamental)
-- En (1) ninguna especie sobrevive
COMPETENCIA INTER-ESPECÍFICA
-- [4] Utilización diferencial de los recursos (Tilman)
Conceptos de nicho ecológico
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico
Fuente: Ecología. Begon et al. 2006. Cap. 8. Fotografías: ww.nps.gov
(2) En general: coexistencia si
la competencia intraespecífica
es mayor que la competencia
interespecífica.
(1) Diferenciación de nicho
pero no por consumir distintos
recursos, sino por hacerlo a
tasa diferente
SÍNTESIS:
-- extensión a la sucesión ecológica
-- validación experimental
domina si PO4
limita más el
crecimiento
Asterionella
si SiO2 limita más
el crecimiento
Cyclotella domina
-- [4] Utilización diferencial de los recursos (Tilman)
Conceptos de nicho ecológico
Ecología. Lic. Biología. 2009-2010. Javier Seoane
Fuente: www.nicheconstruction.com
Lo consiguen modificando
el suelo para ajustarlo a sus
necesidades (eligen el
perfil, exudan mucus,
arrastran abajo la materia
orgánica...)
-- La construcción de nichos es el proceso por el que los organismos
modifican su propio nicho (y el de otros) Æ p.e.: tela de araña, nido de ave,
termiteros...
Las lombrices tienen la
anatomía y fisiología de
animales dulceacuícolas,
pero viven en el suelo.
...pero también modifican esos ambientes para que se les adecuen
-- Los organismos se adaptan a sus ambientes presionados por la selección
natural...
Un novedoso punto de vista en ecología:
La perspectiva de construcción de nichos
Unidad temática 21. Teoría del nicho ecológico