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Tema 2. Ecología evolutiva
Ecología
Pedro Villar
Índice
1)
2)
3)
4)
5)
Concepto de adaptación y aclimatación
¿Qué es la evolución biológica?
Concepto de eficacia biológica o aptitud
Motores de la evolución: selección natural, selección sexual y deriva genética
Requisitos que deben cumplirse para que ocurra evolución por selección
natural
6) Tipos de selección natural
7) Mitos de la selección natural: la naturaleza de la selección natural.
8) Unidades sobre las que opera la selección natural
9) Selección sexual
10) Deriva genética
11) Modos de especiación y mecanismos de aislamiento reproductivo
12) Concepto de ecotipo
13) Un ejemplo de aplicación de la ecología evolutiva: las regiones de procedencia
en repoblaciones forestales
Ecología
Pedro Villar
Concepto de adaptación y aclimatación
¿Qué frases son incorrectas?
Los animales que viven en el desierto del Sahara están adaptados a la
escasez de agua
Al someter las plantas de maíz a una intensa sombra durante 1 mes,
éstas se adaptaron a la falta de luz incrementando la concentración de
clorofila
Las coníferas boreales se adaptan progresivamente al frío a medida que
los días se hacen más cortos y las noches más frías al final del verano
alcanzando su máxima resistencia al frío en mitad del invierno
Los seres humano están adaptados para evitar los daños causados por la
radiación UV-B, incrementando la concentración de melanina en la
epidermis al ser expuesto a elevadas dosis de UV-B
Ecología
Pedro Villar
¿Qué es la evolución biológica?
Pinzones terrestres medianos
(Geospiza fortis)
Smith and Smith, 2007
Freeman and Herron, 2002.
Ecología
Pedro Villar
Los motores que impulsan la evolución
son:
1)la selección natural:
proceso por el cual unos genotipos son
seleccionados en detrimento de otros
2)La selección sexual
Pueden actuar a la
vez
3)La deriva genética
Ecología
Pedro Villar
¿Qué requisitos deben cumplirse para
producirse evolución biológica por selección natural?
1) Que exista variación genética en las poblaciones
2) Que las poblaciones produzcan más descendientes de los
que pueden sobrevivir. Es difícil que en una población en
regresión se produzca evolución por selección natural.
3) Que los individuos más aptos (mejor adaptados) dejen
proporcionalmente más descendencia VIVA y con capacidad
de reproducción en las generaciones futuras (son seleccionados
los individuos de mayor eficacia biológica)
Ecología
Pedro Villar
¿Qué requisitos deben cumplirse para
producirse evolución biológica por selección natural?
4) Que las variaciones genéticas sean heredables: ¿cómo se
mide la heredabilidad?
Freeman and Herron, 2002.
Atributos de alta heradibilidad
Tamaño del cuerpo
Contenido crema en la leche
Peso huevo
Edad de inicio puesta huevos
Atributos de baja heredibilidad
Fecundidad: nº descendientes
Ecología
Pedro Villar
Tipos de selección natural
Smith and Smith, 2007
Ecología
Pedro Villar
La naturaleza de la selección natural
1) La selección natural produce caracteres nuevos, si bien lo
suele hacer a partir de caracteres ya existentes
Zea mays (maiz)
Panda gigante
Freeman and Herron, 2002.
Ecología
Pedro Villar
La naturaleza de la selección natural
…..pero ¿es la evolución realmente gradual? Gradualismo y
estasis, microevolución y macroevolución
Estasis (Eldredge y Gould, 1972)
Evolución gradual (Darwin)
La estasis se promueve cuando se produce selección estabilizadora porque o
bien los ambientes son muy estables o son muy fluctuantes (estasis
dinámica). También puede ocurrir si las especies tienen una elevada
plasticidad fenotípica
Ecología
Pedro Villar
La naturaleza de la selección natural
2) La selección natural no conduce a la perfección y la evolución
no necesariamente conduce siempre hacia formas más
complejas
Ecología
Pedro Villar
Además del individuo, existen otras unidades
sobre las que opera la selección natural
1) Selección gamética
2) Selección consanguínea o familiar:
permite explicar comportamientos altruistas
3) Selección grupal: no hay lazos familiares estrechos
Ecología
Pedro Villar
Selección sexual
Es un proceso selectivo responsable de la evolución de atributos en las
poblaciones debido a la ventaja que tienen ciertos individuos sobre otros
en relación exclusiva con la reproducción
En especies dioicas las hembras tienden a realizar un esfuerzo reproductor
mayor que los machos. Ello hace que el éxito reproductor de las hembras
esté limitada por su capacidad de producir óvulos mientras que la de los
machos viene dada por el número de óvulos que consiguen fecundar ya
que los gametos masculinos son muy baratos de producir y produce
CONFLICTO DE INTERESES
Consecuencia: las hembras tienden a ser selectivas en su apareamiento
para conseguir la máxima calidad en su descendencia emparejándose con
un macho “adecuado” mientras que los machos compiten para aparearse
con el mayor número de hembras posible
A veces los “ papeles” se invierten y son los machos los que son selectivos
y las hembras compiten por los machos: TODO DEPENDE DE QUIEN
HAGA MAYOR ESFUERZO REPRODUCTOR
Ecología
Pedro Villar
Selección sexual
Tipos de selección sexual
Selección intersexual
(los
machos compiten para atraer la
atención de la hembra, ella elige
activamente su pareja)
Selección intrasexual (la hembra se
deja aparear por los vencedores de luchas
o quien le garantice más recursos)
En algunas especies la competencia no
solo se ciñe antes de la cópula:
competencia espermática e infanticidio
Ecología
Pedro Villar
Selección sexual
Un ejemplo de selección intersexual: la golondrina común (Hirundo rustica)
Freeman and Herron, 2002.
Ecología
Pedro Villar
Selección sexual
Puede haber conflictos entre selección sexual y selección natural……pero a veces la
selección sexual también conlleva la selección de los individuos de mayor calidad
genética
Rana gris arborícola (Hyla versicolor)
Freeman and Herron, 2002
Ecología
Pedro Villar
Concepto de deriva genética o error de muestreo y
el efecto fundador
Color del pelaje: dos alelos
Blanco (AA)=24
Marrón (AN)=8
Frecuencia de los alelos
A=56 (0.7) y N=24 (0.3)
Negro (NN)=8
a) 5 cigotos = AA, AN, AN, AN, AN= 6 A y 4 N = 0.6 A y 0.4 N
b) 10 cigotos = AA, AN, AA, AA, AA, AA, AA, AN, AN, AN=16A y 4N= 0.8A y 0.2N
c) 100 cigotos = 134A y 66 N = 0.67A y 0.32N
Ecología
Pedro Villar
Concepto de deriva genética o error de muestreo y
el efecto fundador
Freeman and Herron, 2002
cigotos
Ecología
Ejemplo: Los Amish y el Síndrome de Ellis van-Creveld
Pedro Villar
Tipos de especiación
Aparecen barreras
físicas al flujo génico
NO hay barreras
físicas al flujo génico
Krebs, 1986
Mosca arador del
manzano (Rhagoletis
pomonella)
Ecología
Pedro Villar
Tipos de especiación
Gondwana
Mosca arador del
manzano (Rhagoletis
pomonella)
Ecología
Pedro Villar
¿Qué hace que las poblaciones que han divergido
genéticamente se mantengan aisladas
genéticamente? Mecanismos de aislamiento reproductivo
1) Mecanismos precigóticos o precopulatorios: Evitan la fusión de
gametos y la formación de cigotos
- Las poblaciones ocupan hábitats muy contrastados
- Ritmos fenológicos diferentes
- Conductas de apareamiento y cortejo distintas
- Incompatibilidades estructurales en aparatos reproductores,
incluido entre gametos (La poliploidía causa muchas de estas incompatibilidades)
2) Mecanismos postcigóticos o postcopulatorios: Los
descendientes tienen peor eficacia biológica que los progenitores
Ecología
Pedro Villar
Concepto de ecotipo
Achillea lanulosa
Krebs, 2001
Ecología
Pedro Villar
Aplicaciones de la ecología evolutiva:
las regiones de procedencia en repoblaciones forestales
Material de reproducción: brinzal, semilla, estaquilla, embling
Ecología
100
80
60
Ejemplo: Sensibilidad de
distintos ecotipos de Pinus
halepensis al ataque de la
cochinilla Matsucoccus
josephii
40
20
Is
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G
re
ci
a
Porcentaje de individuos dañados
Las diferencias ecotípicas afectan a multitud de
parámetros funcionales de las plantas que son
importantes para el éxito de las repoblaciones
Pedro Villar
Aplicando la evolución: el control del uso de los
materiales de reproducción en repoblaciones forestales
Especies autóctonas de Pinus, árboles del género Quercus y Abies y Fagus sylvatica
Regiones de Procedencia
Pinus pinaster
Ecología
Pedro Villar