Capítulo 27 Interacciones de las comunidades Lecture Outlines by Gregory Ahearn, University of North Florida Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Interacciones de la comunidad • Una comunidad ecológica se compone de todas las poblaciones que interactúan dentro de un ecosistema. • Las interacciones en la comunidad contribuyen a limitar el tamaño de las poblaciones. – Se mantiene un equilibrio entre los recursos y el número de individuos. Interacciones entre especies Tipo de interacción Efecto sobre la especie A Efecto sobre la especie B Competencia entre A y B Daño Daño Depredación de A sobre B Beneficio Daño Parasitismo de A sobre B Beneficio Daño Mutualismo entre A y B Beneficio Beneficio Interacciones de la comunidad • Las interacciones en la comunidad moldean el cuerpo y el comportamiento de las poblaciones que interactúan. • La coevolución ocurre cuando dos especies fungen como agentes de selección natural una respecto a la otra. Contenido de la sección 27.2 • 27.2 ¿Cuál es la relación entre el nicho ecológico y la competencia? Nicho ecológico • Abarca todos los aspectos de la forma de vida de una especie, incluyendo: – Hogar físico o hábitat (ej.: bosque seco). – Factores ambientales físicos y químicos necesarios para la supervivencia. – El “rol” que cumple en el ecosistema (la forma en que adquieren su energía y las demás especies con las que compite. Competencia • La competencia es una interacción que ocurre entre individuos o especies que intentan utilizar los mismos recursos limitados. – Energía – Nutrimentos – Espacio • La competencia interespecífica ocurre entre diferentes especies. Competencia entre especies • Durante la competencia interespecífica, dos especies o más intentan utilizar los mismos recursos limitados. – Cada especie sufre daños porque se reduce el acceso a los recursos cuyo suministro es limitado. – Cuanto mayor sea la superposición de los nichos ecológicos, más intensa será la competencia interespecífica. Reducción de la superposición de nichos • El principio de exclusión competitiva establece que si dos especies ocupan exactamente el mismo nicho, una eliminará a la otra. • El principio de exclusión competitiva fue formulado por el microbiólogo ruso G. F. Gause. Reducción de la superposición de nichos • Principio de exclusión competitiva de Gause: – Realizó experimentos en el laboratorio con protistas. – Paramecium aurelia y P. caudatum tienen nichos idénticos—invariablemente una excluye a la otra. – Sin embargo, P. aurelia y P. bursaria pueden coexistir porque se alimentan en lugares diferentes—tienen nichos diferentes. FIGURA 27-1 Exclusión competitiva Reducción de la superposición de nichos • Cuando coexisten dos especies con necesidades similares, por lo regular, cada una ocupa un nicho más pequeño que el que ocuparía si estuviera solo. – Este fenómeno se llama partición de recursos. – Reduce los efectos de la competencia interespecífica. – Ejemplo: Las reinitas norteamericanas. reinita coronada reinita castaña reinita atigrada FIGURA 27-2 Partición de recursos reinita dorsiverde reinita gorjinaranja Competencia interespecífica • La competencia intraespecífica, por lo general, es intensa porque los individuos de las mismas especies tienen nichos virtualmente idénticos. – Si los recursos son limitados, éste es un importante factor que controla el tamaño de la población. Contenido de la sección 27.3 • 27.3 ¿Cuáles son los resultados de las interacciones entre los depredadores y sus presas? – Las interacciones entre depredador y presa moldean las adaptaciones evolutivas. Interacciones entre los depredadores y sus presas • Los depredadores se alimentan de otros organismos que matan con ese propósito. – Ampliamente definidos, los depredadores incluyen animales carnívoros y herbívoros: el mejillón filtrando protistas, la liebre que come pasto, el murciélago que come polillas. • Por lo general, los depredadores suelen ser menos abundantes que sus presas. a) Pika FIGURA 27-2 Formas de depredación b) Murciélago de orejas largas c) Azor común Adaptaciones evolutivas • Las presas han desarrollado características que disminuyen las posibilidades de ser comidas. – Ejemplos: El pelaje moteado y el comportamiento de yacer completamente inmóvil del cervatillo. Adaptaciones evolutivas • Los depredadores han desarrollado características que aumentan sus posibilidades de atrapar a sus presas. – Ejemplos: las filosas garras de los pumas y la aguda visión del halcón. Comportamientos que se contrarrestan • Ejemplo: Los murciélagos cazadores nocturnos y la palomilla, su presa. – Los murciélagos desarrollaron pulsaciones sonoras de frecuencia extremadamente alta y gran intensidad para crear una “imagen” de su entorno y localizar a las palomillas. – Ciertas palomillas han perfeccionado unos oídos simples muy sensibles para detectar las pulsaciones de los murciélagos y evadirlos. Comportamientos que se contrarrestan • Ejemplo: Los murciélagos cazadores nocturnos y la palomilla, su presa. – Los murciélagos pueden llevar la frecuencia de sus pulsaciones sonoras fuera del intervalo de sensibilidad de la palomilla para evitar ser detectados. – Algunas palomillas pueden emitir pulsaciones para confundir a los murciélagos. – El murciélago puede interrumpir sus propias pulsaciones sonoras y escuchar las pulsaciones de la palomilla para cazarla. Camuflaje • El camuflaje hace que los animales pasen desapercibidos a la vista de todos. – Puede incluir colores, patrones y formas que se asemejan a sus alrededores. FIGURA 27-3a Camuflaje para mezclarse FIGURA 27-3b Camuflaje por combinación Camuflaje • Para evitar ser detectados por los depredadores, algunos animales han evolucionado para parecerse a objetos como excrementos de aves, hojas, o espinas. a) Oruga camuflada FIGURA 27-4a Camuflaje por semejanza con objetos específicos b) Dragón de mar frondoso FIGURA 27-4b Camuflaje por semejanza con objetos específicos c) Bichos espina FIGURA 27-4c Camuflaje por semejanza con objetos específicos Camuflaje • Algunos tipos de plantas han evolucionado hasta parecer rocas, que sus depredadores herbívoros ignoran. d) Cactus FIGURA 27-4d Camuflaje por semejanza con objetos específicos Camuflaje • El camuflaje también ayuda a los depredadores que acechan a su presa: – Ejemplos: el guepardo manchado que pasa desapercibido en la hierba y el pez rana que se parece mucho a las rocas. FIGURA 27-5a El camuflaje ayuda a los depredadores FIGURA 27-5b El camuflaje ayuda a los depredadores Colores brillantes • Ciertos animales han evolucionado una coloración de advertencia brillante. – Advierten que tienen un sabor desagradable o son venenosos antes de que el depredador los ataque. – Ejemplos: la rana flecha venenosa, la serpiente coralillo, y la abeja. FIGURA 27-6 Coloración de advertencia Protección por mimetismo • El término mimetismo se refiere a una situación en la que una especie evoluciona hasta parecerse a otro organismo. Protección por mimetismo • Dos o más especies de sabor desagradable se pueden beneficiar al compartir colores de advertencia similares (mimetismo mülleriano). – Los depredadores sólo requieren de una experiencia con especies de sabor desagradable para evitar a todas las especies con colores similares. a) Monarca (sabor desagradable) FIGURA 27-7 Mimetismo mülleriano b) Monarca (sabor desagradable) Protección por mimetismo • Algunos organismos inofensivos pueden obtener una ventaja selectiva al parecerse a las especies venenosas (mimetismo batesiano). – Ejemplo: la inofensiva mosca de las flores se parece a la abeja. – Ejemplo: la inofensiva serpiente rey de las montañas se parece a la mortífera coralillo. a) Abeja (venenosa) FIGURA 27-8a Mimetismo batesiano b) Mosca de las flores (no venenosa) a) Coralillo (venenosa) FIGURA 27-8b Mimetismo batesiano b) Serpiente rey de las montañas (no venenosa) Protección por mimetismo • Algunos animales disuaden a los depredadores empleando la coloración de sobresalto. – Tienen manchas parecidas a los ojos de un depredador grande. – Si un depredador se acerca, la presa muestra las manchas oculares y sorprende al depredador, dándole la oportunidad de escapar. a) Ranas de ojos falsos FIGURA 27-9a Coloración de sobresalto b) Polilla pavo FIGURA 27-9b Coloración de sobresalto c) Oruga de papilio FIGURA 27-9c Coloración de sobresalto Protección por mimetismo • En el mimetismo agresivo, el depredador parece a un animal inofensivo, o parte del entorno, para incitar a su presa a acercarse. – Ejemplo: el pez sapo hacer oscilar un señuelo que atrae a un pez curioso que después es comido por éste. Contiendas químicas • Tanto depredadores como presas emplean una variedad de sustancias químicas con fines de ataque y defensa. Contiendas químicas • El veneno de las arañas y las serpientes cumple la función de paralizar las presas y también de disuadir a los depredadores. • Muchas plantas producen toxinas defensivas para disuadir a los herbívoros. • El escarabajo bombardero lanza un chorro de líquido hirviente y tóxico desde su abdomen. FIGURA 27-10a Guerra química Adaptaciones coevolutivas • Las plantas han perfeccionado diversas adaptaciones químicas que disuaden a sus depredadores herbívoros. – Ejemplo: el cardo lechoso que sintetiza sustancias tóxicas y de sabor desagradable. Adaptaciones coevolutivas • Ciertos animales encontraron formas de eliminar la toxicidad de estas sustancias para poder comer las plantas o incluso de usar los compuestos tóxicos a su favor. – Las orugas de la mariposa monarca no sólo toleran consumir las hojas venenosas de la asclepia, sino que guardan el tóxico en sus tejidos como defensa anti-depredador. FIGURA 27-10b Guerra química ¿Qué es la simbiosis? • La simbiosis se define como una interacción estrecha entre organismos de especies diferentes durante un tiempo prolongado. ¿Qué es la simbiosis? • Aunque una de las especies siempre se beneficia, las relaciones simbióticas difieren en sus efectos sobre la “otra” especie. ¿Qué es la simbiosis? • Existen tres principales relaciones simbióticas: – Comensalismo – Parasitismo – Mutualismo Comensalismo • En el comensalismo, una de las especies obtiene beneficios y la otra no se ve afectada relativamente. – Ejemplo: los percebes que se adhieren a la piel de una ballena. Parasitismo • En el parasitismo, el parásito se beneficia, pero daña al huésped: – El parásito vive en o dentro del huésped y se beneficia alimentándose de él. – Ejemplos: las tenias, las pulgas y numerosos protozoarios, bacterias y virus patógenos, muchos de los cuales tienen ciclos de vida complejos. Parasitismo • La coevolución de los parásitos y sus huéspedes es intensa. – Ejemplo: el parásito de la malaria. • Ejerce una fuerte presión ambiental en favor del gen de hemoglobina defectuoso de los seres humanos que provoca la anemia de células falciformes. • La anemia de células falciformes ofrece protección contra la malaria. Normal Falsiforme Mutualismo • En el mutualismo, tanto el huésped como la otra especie con la que interactúa se benefician: – Ejemplo: los líquenes, que son entidades formadas por hongos y algas viviendo juntos. • Las algas proporcionan el alimento y la fotosíntesis y los hongos proporcionan la protección. FIGURA 27-11a Mutualismo Mutualismo • En el mutualismo, tanto el huésped como la otra especie con la que interactúa se benefician: – Ejemplo: el pez payaso y las anémonas de mar. • El pez obtiene protección y la anémona obtiene protección, limpieza y desechos de alimento. FIGURA 27-11b Mutualismo Especies clave • En algunas comunidades, una especie clave desempeña un papel fundamental en la determinación de la estructura de la comunidad. • Su papel es desproporcionado en relación con su presencia en la comunidad. • La eliminación de la especie clave altera drásticamente las interacciones dentro de la comunidad. Especies clave • Ejemplo: Las estrellas de mar depredadoras Pisaster de algunas secciones de la costa intermareal rocosa de Washington. – Cuando se retiraron de su ecosistema, sus presas favoritas, los mejillones, llegaron a ser tan abundantes que expulsaron por competencia a las algas y otros invertebrados, simplificando así a la comunidad. FIGURA 27-12a Especies clave Especies clave • Ejemplo: el elefante africano es un depredador clave. Al alimentarse de árboles pequeños y arbustos impiden que los bosques invadan la sabana. – Ayuda a conservar la comunidad de los pastizales en la sabana que sustenta a muchas especies. FIGURA 27-12b Especies clave Especies clave • Las especies clave deben ser identificadas y protegidas para evitar que las actividades humanas produzcan el colapso de comunidades y ecosistemas completos. Contenido de la sección 27.6 • 27.6 Sucesión: ¿Cómo cambia una comunidad a través del tiempo? Sucesión • Casi todas las comunidades no surgieron totalmente formadas de la roca desnuda o del suelo llano. • Emergieron en etapas estructuradas a lo largo de mucho tiempo, por un proceso denominado sucesión. • Es un tipo de “relevo comunitario” en donde plantas y animales se sustituyen mutuamente. Sucesión • La sucesión va precedida por e inicia con una perturbación: – Un evento que desorganiza el ecosistema alterando ya sea su comunidad, su estructura abiótica o ambas. Sucesión • La sucesión va precedida por una perturbación: – Ejemplos: erupciones volcánicas e incendios forestales que destruyen un ecosistema existente, pero también liberan nutrimentos y crean condiciones favorables para una rápida sucesión. a) Monte Kilauea, Hawai FIGURA 27-13a La sucesión en curso b) Monte Santa Helena, estado de Washington FIGURA 27-13b La sucesión en curso c) Parque Nacional Yellowstone, Wyoming FIGURA 27-13c La sucesión en curso Sucesión • La sucesión inicia con la llegada de unas cuantas plantas resistentes llamadas pioneras. – Alteran el ecosistema en formas que favorece la llegada de plantas competidoras, que gradualmente las desplazan, por ejemplo, haciendo disponibles minerales de rocas y suelo. – Son especies amantes del Sol, resistentes a condiciones adversas y de crecimiento rápido. Sucesión • Si se permite que esto continúe, se avanza hasta formar una comunidad clímax, diversa y relativamente estable. – Las perturbaciones recurrentes pueden retrasar el progreso de la sucesión, manteniendo muchas comunidades en etapas de subclímax. Sucesión • Existen dos formas principales de sucesión: – Sucesión primaria – Sucesión secundaria Sucesión primaria • La sucesión primaria ocurre “desde cero”, donde no hay rastro de una comunidad anterior. – Por lo regular, toma miles o incluso decenas de miles de años. – Ejemplos: la sucesión que inicia en la roca desnuda, en una duna de arena o en un lago glacial recién formado. • Ejemplo de sucesión primaria: Isla Royal, Michigan. FIGURA 27-16 Sucesión primaria Sucesión secundaria • La sucesión secundaria ocurre después de que una perturbación cambia, pero no destruye totalmente, una comunidad existente dejando rastros del suelo y las semillas. – Tarda unos cuantos siglos. – Ejemplo: un incendio, una avalancha o alud, una inundación. • Ejemplo de la sucesión secundaria: una granja abandonada del sudeste de Estados Unidos. FIGURA 27-16 Sucesión secundaria Comunidad clímax • La sucesión termina con una comunidad clímax relativamente estable, que subsiste por sí misma si no es perturbada por fuerzas externas. • Las poblaciones dentro de una comunidad clímax tienen nichos ecológicos que les permiten coexistir sin reemplazarse mutuamente. • Tienen más especies e interacciones que las etapas tempranas de sucesión. Estado de subclímax • Las perturbaciones frecuentes mantienen a las comunidades de subclímax en algunos ecosistemas. Estado de subclímax • Ejemplo de comunidad de subclímax: La pradera de pastos altos que alguna vez cubrió el norte de Missouri e Illinois. – La comunidad clímax es el bosque caducifolio. – La pradera se mantiene mediante incendios periódicos. Estado de subclímax • Ejemplo de comunidad de subclímax: La agricultura. – Los granos son pastos especializados característicos de las etapas iniciales de la sucesión, y se invierte mucha energía en impedir que los competidores (malezas y arbustos) se apoderen del terreno.