PRÁCTICA 7. BIOGEOGRAFÍA DE ISLAS

PRÁCTICA 7. BIOGEOGRAFÍA DE ISLAS
La mayoría de las investigaciones en
biogeografía estudia cuales especies están
presentes en un lugar. El modelo de
equilibrio postulado por MacArthur y
Wilson (1967) estudia cuantas especies
están presentes en islas o ambientes
aislados. Este modelo propone que el
número de especies que habitan una isla
representa una dinámica de equilibrio
entre fuerzas opuestas de inmigración y
extinción. Es un equilibrio dinámico, ya
que mientras la inmigración y la extinción
ocurren, la riqueza de especies se
mantiene estable aunque la composición
cambie. A pesar del gran atractivo por su
simplicidad gráfica, este modelo sacrifica
una serie de aspectos importantes que
determinan la riqueza y composición de
especies en islas y hábitat insulares, como
son: la especiación, interacciones
intraespecíficas e interespecíficas,
interacciones entre la inmigración y la
extinción, ignora las características
intrínsecas de las especies, entre otros
elementos. La generalidad del modelo de
MacArthur y Wilson y la puesta a prueba y
rechazo de su teoría, permitió un
aprendizaje sobre los procesos ecológicos
e históricos que determinan la distribución
de las especies en islas y hábitat insulares.
El objetivo de la práctica es que el
estudiante reconozca los parámetros que
intervienen en el modelo de equilibrio de
islas; su influencia sobre el valor de
riqueza de especies en el equilibrio; cuáles
son los efectos de la distancia de la isla a
tierra firme y el área de la isla sobre la
inmigración y la extinción de especies, y
cómo interactúan ambos parámetros.
Igualmente, entender cómo es afectada la
riqueza de especies en el equilibrio cuando
se consideran dos modificaciones sobre el
modelo de MacAthur y Wilson: el “Efecto
Rescate” y el “Efecto Diana”.
Para ello se considera la propuesta del
modelo de equilibrio en islas donde se
plantea que la riqueza de especies en una
isla es el resultado de dos procesos:
inmigración y extinción. Y donde se
considera que:
La tasa de inmigración (I) depende de la
distancia de la isla a tierra firme (D), del
número de especies que permanecen en
tierra firme sin establecerse en la isla (P-S)
y de la probabilidad que tienen las especies
de dispersarse desde tierra firme hacia las
islas (c).
La tasa de extinción (E) depende de el área
de la islas (A), el número de especies
presentes en la isla (S) y la probabilidad de
que una especies presente en la isla se
extinga (q).
Ejercicio 1:
Explore el archivo Practica7–Biogeografía
de Islas. xls. En dicho archivo encontrará 8
hojas de cálculo: Modelo de Equilibrio en
Islas;
Efecto del área y la distancia,
Acumulación de especies, Distancia vs.
Área, Islas Británicas, Galápagos, Terrenos
baldíos y Dependencia Federales.
1.1. Modelo de Equilibrio en Islas. Observe
los parámetros y los valores de ajuste
presentados.
a) Construya una tabla donde presente la
fracción del “pool” (especies presentes
en tierra firme, P) que alcanza la isla, la
riqueza de especies en la isla y las tasas
de inmigración (I) y de extinción (E).
La fracción del P se elabora
incrementando desde 0, hasta 1, en
fracciones de 0,1. Calcule la riqueza de
especies (S) que representa cada
fracción. Calcule la tasa de inmigración
(I) y la tasa de extinción (E), aplique la
fórmula presentada en la hoja de
cálculo (I = c (P-S)/ f D; E = q S / Am),
siga la estructura de las celdas en la
primera fila de datos de la tabla.
b) Construya una gráfica indicando como
cambia la tasa de inmigración (I) y de
extinción (E) con el incremento de la
riqueza de especies (S) hasta alcanzar
el total presente en tierra firme (P).
c) Conociendo que en el equilibrio las
tasas de inmigración (I) y de extinción
(E) son iguales, calcule la riqueza de
especies en el equilibrio, , a partir de
las ecuaciones de I y E. Ahora calcule I
y E cuando la riqueza de especies
alcanza el equilibrio. Verifique los
resultados estimados en la gráfica.
Introduzca diferentes valores de riqueza
de especies en tierra firme, área de la isla y
distancia a tierra firme y evalúe cómo
cambia la riqueza en el equilibrio.
1.2. Efecto del área y la distancia: En este
ejercicio se compara el efecto del área
y de la distancia considerando islas de
distintos tamaños y/o a diferentes
distancias de tierra firme. Las tres
áreas serán 0,1; 1,0 y 10,0 veces el área
especificado en el ejercicio anterior (en
la hoja: Modelo de Equilibrio en Islas).
Las tres distancias corresponden a 0,5;
a)
b)
c)
d)
1,0 y 2,0 veces la distancia especificada
en el ejercicio anterior.
Se construye una tabla con: Fracción
del “pool” (repetir el ejercicio
anterior), riqueza de especies, efecto
de la distancia sobre la inmigración y
efecto del área sobre la extinción.
Construya la columna de riqueza de
especies igual que en el ejercicio
anterior. El efecto sobre la inmigración
para cada distancia (una columna para
cada distancia) considere la ecuación
de la tasa de inmigración (I) y varíe la
distancia en cada columna. El efecto
del área sobre la extinción (una
columna para cada tamaño de isla)
considere la ecuación de la tasa de
extinción (E) y cambie el tamaño del
área en cada columna.
Construya un gráfico donde compare la
riqueza de especies en el equilibrio en
islas a diferentes distancias de tierra
firme, en este caso considere la tasa de
extinción en una isla de tamaño medio.
Construya otro gráfico donde compare
la riqueza de especies en el equilibrio
en islas de tamaños diferentes, en este
caso considera la tasa de inmigración
en islas a distancia media.
¿Cómo es la relación de la riqueza de
especies en el equilibrio en islas con
diferentes distancias? ¿Cómo es la
relación de la riqueza de especies en el
equilibrio entre islas de tamaños
diferentes?
Grafique la variación de las tasas de
extinción e inmigración considerando
las tres opciones para cada efecto.
¿Cómo es la relación de la riqueza de
especies y cómo la relación de la tasa
de recambio, según los tipos de isla?
1.3. Acumulación de especies: Construya
una tabla donde represente el tiempo
desde t0 hasta t50 en la primera columna, la
riqueza de especies y las tasas de
inmigración y extinción para cada tiempo.
El tiempo es t= t0+1. La riqueza de especies
comienza con 0 para el t0, y a continuación
es igual a:
St+1= St+I-E
Calcule la Inmigración y la Extinción tal
como lo realizó en los ejercicios anteriores.
Elabore una gráfica donde represente el
cambio en la riqueza de especies, la tasa de
inmigración y de extinción a través del
tiempo. Describa la curva de acumulación
de especies en islas. ¿Se alcanza el
equilibrio en la isla en t50? Compare con el
resultado del ejercicio 1.1c.
1.4. Distancia vs. Área: Elabore una tabla
para calcular la curva especie-área para
islas a diferentes distancias de tierra firme.
En la columna de área se encuentra un
incremento de la superficie de la isla desde
10 hasta 1.000.000.
a) Calcule el número de especies en el
equilibrio igual que en el ejercicio 1.1c.
Considere que la variación de la distancia
entre las islas cerca, media y lejos equivale
a 0,1; 1 y 10 veces la distancia inicial.
b) Elabore dos gráficos de Riqueza de
especies vs. Área. Uno lineal y otro en
escala logarítmica.
c) Compare la relación especie-área entre
islas con diferentes distancias a tierra
firme. Realice la curva especie-área para:
las aves en Islas Británicas, plantas en las
Galápagos y en terrenos baldíos.
Calcule el valor de z en los tres casos,
compare y explique.
d) Elabore la gráfica especie-área para los
grupos de mamíferos, aves y reptiles, en
las Dependencias Federales de Venezuela.
Compare la forma de la curva especie-área
entre los grupos, explique.
Ejercicio 2:
Acceda a la página web:
http://www.ecologiaconnumeros.uab.
es/Llibre/AppletsLlibre/11Biogeografia/Applet_11_1/Biogeografi
a1.html
Observe las tablas de datos, tome nota de
los valores iniciales: Área y distancia de
cada isla, tiempo, número de propágulos,
distancia media a la que llegan los
propágulos, parámetro de extinción y
tiempo promedio.
a) Observe las opciones para iniciar la
colonización de las islas, marque: “Isla
vacía”. Presione comprobar, inicializar y
paso. Cada presión de paso equivale a un
año de colonización. Observe los
resultados presentados en la derecha de la
pantalla para cada isla. Vuelva a presionar
paso hasta alcanzar los 10 años. ¿Qué
proceso predomina durante este período?
b) Modifique la distancia de las islas en: 50,
200 y 400; y el tiempo de la simulación a
25 años, repita con una simulación de 50,
100, 150 y 200 años.
Complete la siguiente tabla para cada
simulación:
son los procesos de
extinción en cada isla?
t=25 años
S20
C20
E20
t=50 años
S20
C20
E20
t=100 años
S20
C20
E20
t=150 años
S20
C20
E20
t=200 años
S20
C20
E20
Repita el ejercicio 2.b)
Cercana Media
Cercana Media
Cercana Media
Cercana Media
Cercana Media
Lejana
Lejana
Lejana
Lejana
Lejana
Grafique en Excel, S20 vs. t, C20vs. t y E20 vs.
t. Explique.
c) Modifique el tipo de isla, considere “Isla
Saturada”. Repita el ejercicio anterior.
¿Cuál proceso predomina en estas islas?
Compare los resultados entre los dos tipos
de islas.
d) Considere nuevamente la opción “Isla
Vacía” y, además,
la opción “Efecto
Rescate”. Repita el ejercicio 2.a) y 2.b).
Grafique en Excel, S20 vs. t, C20vs. t y E20 vs. t
y compare con la situación sin la opción
“Efecto Rescate”.
e) Modifique la opción tamaño de la isla en:
1000, 4000 y 8000; modifique la distancia,
todas a 200. Repita el ejercicio 2.a). ¿Cómo
t=25 años
S20
C20
E20
t=50 años
S20
C20
E20
t=100 años
S20
C20
E20
t=150 años
S20
C20
E20
t=200 años
S20
C20
E20
colonización
Cercana Media
Lejana
Cercana Media
Lejana
Cercana Media
Lejana
Cercana Media
Lejana
Cercana Media
Lejana
y
Repita el ejercicio anterior, pero esta vez
considere el “Efecto Diana”. Grafique en
Excel, S20 vs. t, C20vs. t y E20 vs. t. y compare
ambas situaciones (con y sin efecto),
cuando las distancias son iguales, pero
cambia el área de la isla.
Referencias:
Brown, J. y M. Lomolino. 1998. Biogeography. Sinauer Associates,
Inc. Publishers. Massachusetts.
Donovan, T. M. and C. Welden. 2002. Spreadsheet exercises in
ecology and evolution. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA,
USA.
Spangenberg Jennifer A(year). Island Biogeography. A module of
the Biological ESTEEM Collection, published by the BioQUEST
Curriculum Consortium. URL:
http://bioquest.org/esteem/esteem_details.php?product_id=211
(14-12-2010).
Piñol J. y J. Martínez-Vilalta. 2006. ECOLOGÍA CON NÚMEROS. Una
introducción a la ecología con problemas y ejercicios de simulación.
Lynx Edicions. Bellaterra (Barcelona).