BIOGEOGRAFÍA Mecanismos Biológicos: Evolución

BIOGEOGRAFÍA
Mecanismos Biológicos:
Evolución
Definiciones
Estudio de los patrones de variación en los números
y clases de organismos vivientes que se relacionan a
esas distribuciones
Mayores subdivisiones (biogeografía ecológica y b.
histórica) se refieren a la escala de tiempo sobre la
cual los patrones se asumen a haberse desarrollado
Componente temporal en Biogeografía
Análisis comparativos permiten su integración con “la
mitad evolutiva" de la biología
Incorporación de datos moleculares/genéticos: permite
inferencias en genética de poblaciones, y más resolución
al analizar patrones de diversificación y distribución
Reconstrucción (real) del desarrollo histórico de biotas,
comunidades, y poblaciones (origen, dispersión,
extinción)
Escala de tiempo
geológico
Temas mayores en biogeografía
Clasificación geográfica de las regiones en base
a sus biotas
Reconstrucción del desarrollo histórico de biotas
(origen, dispersión)
Explicación de las diferencias en números y tipos
de especies a nivel geográfico
Explicación de patrones de variación geográfica
en características de individuos y poblaciones
Regiones Zoogeográficas de Wallace
Clasificación Zoogeográfica de Sclater
“una división
ornitológica y
más natural de la
superficie de la
tierra, basada en
similaridades y
diferencias de
sus biotas”
Escenarios basados en hipótesis de un único
centro de origen para la vida
Buffon
Linnaeus
Registro fósil para inferir climas
antiguos e historia de la Tierra
Adolphe Brogniart (Paleobotánica)
Charles Lyell (Paleontología y Geología)
Joseph D. Hooker
Alfred R. Wallace
Principios zoogeográficos de Wallace
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El conocimiento de todos los organismos, sus distribuciones, y
una clasificación natural son requisitos para una biogeografía
(así como paleontología y estratigrafía) válida
La distancia no determina grado de afinidad biogeográfica; la
dispersión de larga distancia no solo es posible, es probable
El clima tiene un fuerte efecto sobre la similitud, pero no es
linear; además, los procesos pueden diferir en intensidad a
través del tiempo
La especiación se origina por adaptación local y divergencia;
las biotas actuales están formadas por el clima pasado y la
geología del área
La competencia, depredación, y otros factores bióticos
influencian las distribuciones
Principios zoogeográficos de Wallace
• La jerarquía Linneana refleja la edad de las disyunciones
• Las extinciones y distribución en parche crean disyunciones de
rango, pero los organismos sedentarios identifican antiguas
conexiones de tierra,
• Los estudios de biotas en islas proveen una versión simplificada
de las complejidades continentales. Las poblaciones en islas
pueden estar libres de depredadores y competidores
• Nuevas conexiones de tierra (y dispersión) llevan a extinciones
y competencias al poner en contacto sus biotas
• El entendimiento de las biotas regionales requiere entender su
contexto supra-regional
Ruta del H.M.S. ‘Beagle’
Distribución de ecosistemas
Mediterráneos sobre los continentes
Entender la distribución de climas, y cómo los factores
ambientales son afectados por el clima, y oportunidades
históricas para entender la distribución de la vida
Alfred Wegener (1880-1930)
La congruencia entre las costas
opuestas por el Atlántico llamó
su atención.
Meteorólogo alemán, publicó su
teoría con escaso material de
soporte en reportes orales y
escritos hacia 1912; expandió
sus ideas en un volumen [The
Origin of Continents and Oceans;
en alemán] publicado en 1915
Snider-Pellegrini (1858)
Alfred L.
Wegener
(1880-1930)
Principales Placas Tectónicas
Modelo de expansión y subducción del
piso marino
Refugios Pleistocénicos
PATRONES DE DISTRIBUCION
Patrones básicos sugiriendo la importancia de eventos
pasados sobre la distribución de los organismos:
(a)todos los taxa son restringidos a áreas particulares,
mostrando algún grado de endemismo
(b) ciertas clases de organismos tienden a ocurrir juntos,
proveyendo bases para dividir la Tierra en regiones
bióticas o provincias
(c) clases similares de organismos a veces ocurren en
áreas ampliamente separadas
DISPERSION
Disciplina que siempre requiere causas externas para
explicar los patrones. No intentan una teoría general de
la historia de la tierra, sino mas bien historias de casos
individuales para cada grupo taxonómico
VICARIANCIA
Un evento vicariante describe la situación en la cual un
taxon alguna vez ampliamente distribuido llega a ser
restringido a regiones geográficamente aisladas por
extinción de las poblaciones intermedias. Su principal
fundamento histórico es la Tectónica de placas
BARRERAS
Todo aquello que impide la dispersión de un organismo;
según el grado de similaridad faunística entre áreas:
a) corredores: rutas de migración de obvia carga
pesada, indicadas por una alta similaridad
b) filtros: grandes desiertos, vacíos de agua, y franjas
angostas de tierra; indicadas por baja similaridad, sólo
travesías de carga ligera
c) rutas de alto riesgo: barreras formidables, como los
océanos mayores, raras oportunidades de cruzar
DISYUNCION
Dos o más taxa estrechamente relacionados en áreas
ampliamente separadas.
Causas de disyunción:
a)un rango originalmente continuo, subdividido por la una
barrera geológica o medioambiental que origina extinción
de poblaciones intervinientes (vicariante)
b)una especie ancestral dispersándose largas distancias
para colonizar una localidad distante (pero no el área
entre ellas); estas localidades (hábitat) son y han sido
siempre disyuntas
PATRONES DE DISTRIBUCION
Según la relación entre sus áreas de ocurrencia:
Simpatría: taxa coexistiendo en la misma área
Alopatría: taxa de distribución disyunta, sin contacto
Parapatría: taxa de distribución colindante, sin contacto
ENDEMISMO
Restricción geográfica de los organismos a un límite o
grado determinado; el término significa "que no ocurre
en otro lugar más". Depende de la escala taxonómica;
las especies son más restringidas que géneros, y éstos,
más que familias
PROVINCIALISMO
Patrón coincidente en la distribución geográfica de
taxones endémicos y distantemente relacionados en
una región. Es uno de los criterios invocados para
determinar “centros de origen”
Provincias faunísticas de
Sud América, basadas
en la distribución de
mamíferos terrestres
1. Evitar la competencia
2. Explotación de nuevas fuentes de recurso
3. Evitar el retrocruzamiento
4. Escapar de ambientes deteriorados y encontrar
nuevos ecosistemas
5. Evitar que los depredadores formen una “imagen
de búsqueda”
Intercambio de
fauna en América
Rango Geográfico
Abundancia & Diversidad
Relevante a temas mayores en biogeografía:
1. Explicación de diferencias en diversidad de
especies a través de áreas geográficas o a lo largo
de gradientes geográficos
2. Explicación de variación geográfica en las
características propias de individuos y poblaciones
Brown (1984): Tres supuestos básicos
1.Abundancia y distribución de c/especie es determinada
por combinaciones de variables bióticas y físicas que son
requeridas para la supervivencia y reproducción de los
individuos (nicho multidimensional de Hutchinson)
2.
Las variables varían independientemente entre sí,
con una distribución espacial aparentemente al azar. Pero
esta variación también depende de la distancia entre sitios,
resultando en sitios próximos más similares
3. Especies cercanamente relacionadas varían en pocas
de estas variables (dimensiones, requerimientos de nicho),
reflejando que la diferenciación del nicho depende de
limitantes asociadas al linaje
Otras maneras de ver la distribución
G.I.S: Geographic Information Systems
Patrones de distribución
(UNA especie) sobre
distintas escalas
Otras maneras de ver la distribución
Tomado de Martínez-Meyer (2005)
Modelado de distribución geográfica
A = Nicho fundamental (condiciones ecológicas
óptimas para la especie)
B = Condiciones limitantes
M = Espacio geográfico accesible (histórico o actual) a la especie
P = Nicho realizado (área geográfica donde ocurre la especie)
Gradiente Latitudinal
Este gradiente en diversidad es quizás el más famoso de
los patrones: la diversidad se incrementa a través de
grupos taxonómicos, hemisferios y continentes, y casi
invariablemente, desde los polos al Ecuador
El gradiente latitudinal de diversidad se cumple para
todos estos elementos:
- “diversidad alfa” o la diversidad en una única localidad;
- “diversidad beta”, o recambio de spp. entre localidades;
- “diversidad gama” o la diversidad de spp. regional
Anfibios
Mamíferos
Gradiente Altitudinal
Ambientes tropicales, cálidos y húmedos, con días
largos proveen a los organismos con mas recursos para
crecimiento y reproducción
Estas condiciones favorecen a los productores primarios
(flora) que pueden soportar a diversos consumidores
secundarios, que a su vez soportan a predadores. Estas
son condiciones más típicas en ambientes de menor
elevación, comparado a grandes altitudes; por ello, esos
ecosistemas soportan una biota menos diversa
Gradiente Altitudinal
Ambientes montañosos se subdividen verticalmente en
“cinturones altitudinales”, como montano, andino, y
nevados, que son ecosistemas muy distintos
Condiciones climáticas en grandes alturas (e.g., bajas
temperaturas, alta aridez) pueden crear ambientes en
los cuales pocas especies sobreviven
Especialmente estudiado en la región Andina
Gradientes de Diversidad
Explicaciones al Patrón Latitudinal – Willig et al. 2003
Diversificación y distribución a nivel genético
Qué es (y qué no es) Biogeografía
Panbiogeografía (Croizat 1958-1964)
Geografía ecológica (MacArthur 1972)
Areografía (Rapoport 1973)
Filogeografía (Avise et al. 1987)
Macroecología (Brown 1995)
Ecología del paisaje (patrones & procesos)
Ecología de comunidades (procesos & estructura)
Modelamiento de nichos (factores & patrones)