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TEMA 2 – LOS ORGANISMOS Y EL AMBIENTE Begon M, Townsend CR, Harper JL. 2006. Ecology: from individuals to ecosystems. Blackwell Pub. TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 1 LOS ORGANISMOS Y EL AMBIENTE • En la Intro a la Ecología del Tema 1 Ecología estudia la distribución y abundancia de los organismos • Consecuencia de la interacción y respuesta: – al medio abiótico – con otros organismos (interacciones bióticas) • T2 a T9: Factores que condicionan la distribución de los organismos – Repasaremos sobre todo las condiciones impuestas por el medio abiótico; ambiente tiene acepciones más amplias TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 2 LOS ORGANISMOS Y EL AMBIENTE • ¿Quién vive dónde? • ¿Por qué? • ¿A qué condiciones se enfrenta para sobrevivir? • ¿Cómo puede responder a esas condiciones? • ¿Cómo llega una especie a ocupar su rango de distribución? • Condiciones abióticas generales: luz y temperatura • Condiciones del medio acuático • Condiciones del medio terrestre TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 3 CONCEPTOS ESENCIALES DEL TEMA 2 Condiciones Homeostasis y tolerancia Aclimatación Adaptación y Selección Natural Nicho ecológico Ecotipos y polimorfismos Alometría TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 4 HETEROGENEIDAD AMBIENTAL • Ambiente en la Tierra: muy variable variará la distribución de los organismos • Clima: componente esencial del ambiente en la Tierra – Determinado por la radiación solar que alcanza las distintas zonas de la Tierra • Temperatura • Evaporación / humedad • Régimen de vientos • La geología, la historia geólogica, condiciona también el ambiente • Variaciones de Tª y humedad con la topografía • Tipos de suelos TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 5 CONDICIONES TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 6 Límite altitudinal del bosque, "timberline, treeline" TEMA 2 – EL AMBIENTE Hasta Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO abióticos implicados 9 factores 7 Zonación litoral – desecación, estrés físico, competencia… TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 8 CONDICIONES Y HOMEOSTASIS • Las condiciones (temperatura, agua, salinidad etc.) determinan la presencia de seres vivos. ¿Por qué? • Los organismos vivos mantienen condiciones internas muy diferentes a las del ambiente • Los organismos vivos no están en equilibrio con el medio físico • Temperatura • Gravedad • Hidratación… • Existe un gasto energético permanente en mantener ese desequilibrio TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 9 Ricklefs RE, Miller G. 1999. Ecology 4ed. WH Freeman – Fig. 5-21 o Actividad enzimática en dos especies de bacterias, una halófila y una que no tolera altas concentraciones salinas TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 10 HOMEOSTASIS. EQUILIBRIO • La capacidad de funcionar contra las fuerzas físicas es la característica común de los seres vivos ¿Cuándo alcanzan el equilibrio? TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 11 HOMEOSTASIS. EQUILIBRIO Si pudieramos ver la densidad de energía como luz, veríamos a los seres vivos como luces sobre el fondo oscuro del medio abiótico – cuando pisamos un bicho, apagamos una luz Ricklefs RE, Miller G. 1999. Ecology, 4td. WH Freeman TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 12 HOMEOSTASIS. EQUILIBRIO • Homeostasis: capacidad de un individuo de mantener las condiciones internas frente al ambiente variable – Tª óptima para la actividad enzimática – Humedad relativa necesaria para el intercambio celular – La concentración de sales apropiada – La cantidad de ATP para moverse… TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 13 HOMEOSTASIS EN ACCIÓN - TERMOREGULACION TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 14 HOMEOSTASIS – COSTE ENERGÉTICO • Mantener la homeostasis implica un coste: • Consumo de materia y energía • Excreción de productos de desecho • Mayor coste a mayor diferencia entre la tolerancia ambiental de un organismo y las condiciones • Si el gasto energético en mantenimiento es superior a la entrada de energía, el organismo no puede vivir • El gasto energético en mantenimiento reduce la disponibilidad para otras tareas TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 15 HOMEOSTASIS Entrada de energía Nivel interno, tolerancia del organismo Coste de mantenimiento Diferencia Nivel de la condicion ambiental TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 16 HOMEOSTASIS • Organismos con tolerancia ambiental amplia: generalistas fisiológicos / conformistas • Organismos con tolerancia ambiental estrecha: especialistas fisiológicos / reguladores TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 17 HOMEOSTASIS • Organismos con tolerancia ambiental amplia: generalistas fisiológicos / conformistas • Organismos con tolerancia ambiental estrecha: especialistas fisiológicos / reguladores ¿Qué favorecen los ambientes con poca variación? TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 18 HOMEOSTASIS • Pocos organismos se ajustan perfectamente a esas categorías – Ectotermos como las ranas, cuya Tª fluctúa con el ambiente, regulan la concentración de sales en su sangre – Homeotermos como nosotros no mantenemos por igual la Tª de todas las partes del cuerpo – extremidades frías • Conformistas casi absolutos: invertebrados de tamaño pequeño, cuerpo blando y ambiente marino estable TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO TOLERANCIA • Rango de valores óptimos y extremos limitantes • Ley del Mínimo de Liebig: La distribución de un organismo está determinada por la condición más limitante • Refinada por los limites de tolerancia de Shelford: Para que un organismo sobreviva en un ambiente, todas las condiciones soportadas deben estar dentro de sus límites de tolerancia • Dos o más condiciones o recursos, pueden interaccionar para limitar la supervivencia TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 20 CURVA DE TOLERANCIA TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 21 CURVA DE TOLERANCIA Tolerancia sostenida hasta un umbral e.g. toxinas, radiación TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO Condición requerida a nivel mínimo, letal a nivel máximo e.g. sales 22 CURVA DE RESPUESTA • Ejemplo: Funcionamiento óptimo en un conformista TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 23 LÍMITES DE TOLERANCIA TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 24 RESPUESTA AL AMBIENTE - ACLIMATACIÓN • Condiciones ambientales exigencia homeostática • Los organismos responden según unos límites de tolerancia • ¿CÓMO RESPONDEN? • Aclimatación—respuesta individual a las condiciones ambientales • Es una regulación fisiológica – Desplazamiento de la respuesta reguladora de un organismo – Disminución de la diferencia con el ambiente • Es reversible, fenotípica – engrosamiento de la piel – incremento de globulos rojos con la altitud… TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 25 eficiencia de un proceso RESPUESTA AL AMBIENTE – ESCALA TEMPORAL ACLIMATACIÓN – DÍAS A SEMANAS tiempo de aclimatación TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 26 ACLIMATACIÓN • Misma especie, distinta tolerancia y eficiencia por aclimatación TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 27 ACLIMATACIÓN • Otra forma de aclimatación: la muda estacional – El eje Y en este caso indica gasto energético Lagopus lagopus TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 28 RESPUESTA AL AMBIENTE – ESCALA TEMPORAL eficiencia de un proceso • ¿Y la respuesta a cambios ambientales a más largo plazo? TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 29 ADAPTACIÓN • Una de las más célebres citas en Biología - y quizás fuera de ella: "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution"1 o Aparece en textos de todo tipo, a menudo fuera de contexto • Sin embargo, en el mismo trabajo Dobzhansky escribe: "el ambiente presenta retos a las especies, a los que pueden responder con cambios genéticos adaptativos" 1Dobzhansky T. 1973. Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. The American Biology Teacher: 125-129. TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 30 Theodosius Dobzhansky ADAPTACIÓN • Adaptación – características de una especie que mejoran la supervivencia y reproducción en su ambiente • Determinada por selección natural • Heredable, tiene base genética • Implica un ajuste más fino de los organismos al ambiente • Adaptación es un término de uso frecuente fuera del ámbito académico – documentales, telediarios, bares… – No siempre se usa correctamente desde el punto de vista biológico – "Fulanito se está adaptando bien a Soria". Fulanito estaría en todo caso aclimatándose bien… TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 31 ADAPTACIÓN • Rango de tolerancia y adaptación El metabolismo se acelera con la T… pero peces de ambientes térmicos diferentes pueden presentar tasas metabólicas similares metabolismo v. temperatura TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 32 ADAPTACIÓN • Adaptación por selección natural • Los individuos de una especie no son idénticos • Selección natural - algunos caracteres heredables de los individuos determinan mayor capacidad de reproducción frente a una presión selectiva • La presión selectiva y el paso de las generaciones pueden producir adaptaciones – selección estabilizante – selección direccional – selección disruptiva TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 33 ADAPTACIÓN • Presión selectiva – selección estabilizante – selección direccional – selección disruptiva TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 34 ADAPTACIÓN Y SELECCIÓN • La variación entre individuos de una población es el motor sobre el que actúa la selección natural TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 35 ADAPTACIÓN Y SELECCIÓN • Cambio en la composición de la población en respuesta al ambiente Tiempo + presión selectiva Tiempo + presión selectiva TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 36 TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 37 Escarban semillas del suelo Semillas del suelo y flores de Opuntia Escarabajos en los árboles Espinas para extraer insectos de la corteza Hojas, yemas y semillas en las copas Tipo mosquitero, insectos blandos TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 38 ADAPTACIÓN • Pero… la adaptación no implica la producción de ajustes perfectos • Sólo mejores para unas determinadas condiciones • Multitud de factores pueden impedir la 'adaptación perfecta' – Cambios en el ambiente – Falta de 'arsenal genético' – Inmigración de genotipos menos adaptados – Límites físicos a los cambios TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 39 EFICACIA BIOLÓGICA • ¿Cómo evaluamos la adaptación de los organismos? • Eficacia biológica (fitness): medida de la contribución de un individuo a futuras generaciones – éxito reproductor relativo de un genotipo • No confundir con la acepción popular de fitness, estado físico • La eficacia biológica: – se refiere a un ambiente específico – es útil a nivel intraespecifico TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 40 Los alces de Isle Royale TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 41 http://www.isleroyalewolf.org/ ADAPTACIÓN • La interacción genotipo / ambiente puede dar resultados mejores o peores, según las condiciones Espacio o Paisaje Adaptativo ¿Está la población de alces de Isle Royale bajando la pendiente adaptativa? ¿garrapatas? TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO ¿alces? 42 ADAPTACIÓN • No todo lo que vemos son exactamente adaptaciones: caracteres fortuitos o secundarios – Crítica de SJ Gould al Programa Adaptacionista: la interpretación de la forma y función de los organismos siempre en un contexto adaptativo The Spandrels of San Marco and the Panglossian Paradigm TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 43 ADAPTACIÓN • No todo lo que vemos son exactamente adaptaciones: caracteres fortuitos o secundarios – Crítica de SJ Gould al Programa Adaptacionista: la interpretación de la forma y función de los organismos siempre en un contexto adaptativo Los mosaicos de los spandrels, enjutas en español, son un subproducto de requerimientos arquitectónicos (por muy bien decorados que estén) Gould SJ, Lewontin RC. 1979. The spandrels of San Marco and the Panglossian paradigm: a critique of the adaptationist programme. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 205: 581– 598. TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 44 ADAPTACIÓN • El ambiente es heterogéneo la interacción genotipo / ambiente puede tener resultados mejores o peores, según las condiciones y la variación disponible heterogeneidad y variabilidad ambiental Presión de selección adaptación adaptación declive, extinción cambio, diferenciación Variación en la distribución y abundancia de los organismos TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 45 ADAPTACIÓN Y COMPROMISOS • Los compromisos abundan en las adaptaciones de los organismos al ambiente • Características que facilitan la respuesta a una condición pueden limitar la respuesta a otra • Ejemplos de compromisos: • Reducción de perdida de agua / absoción CO2 • Velocidad máxima / fuerza o resistencia - morfología especializada • Dentición: ramoneadores / pastadores TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 46 ADAPTACIÓN – FORMA Y FUNCIÓN Aceleración – lucio Polivalencia - perca Maniobra - pez mariposa Crucero - Atún TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO Predador: profundidad de campo, visión estereoscópica Presa: visión lateral, capacidad de reacción TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO NICHO ECOLÓGICO • ¿Podemos definir un organismo por su ajuste al ambiente? • El nicho es un concepto central en Ecología – también un concepto controvertido, por difuso • 1er uso de nicho (Grinnel 1917) ~ al concepto actual de hábitat • Después (Elton 1927) se usó como papel en el ecosistema, "profesión". Un enfoque trófico, energético • Enfoque refinado por Gause 1934 para incluir competencia - Principio de Exclusión – La coexistencia estable de dos especies requiere la diferenciación de su nicho ecológico TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 51 NICHO ECOLÓGICO • El concepto actual de nicho ecológico está más cerca de la definición de uno de los padres de la ecología cuantitativa, Hutchinson, 1957: Nicho ecológico es el hipervolumen n-dimensional formado por las respuestas del organismo al ambiente TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 52 NICHO ECOLÓGICO • El concepto actual de nicho ecológico está más cerca de la definición de uno de los padres de la ecología cuantitativa, Hutchinson, 1957: Nicho ecológico es el hipervolumen n-dimensional formado por las respuestas del organismo al ambiente TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 53 NICHO ECOLÓGICO Townsend CR, Begon M, Harper JL. 2008. Essentials Of Ecology - Third Edition. Blackwell. Representación de 1 dimensión TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 54 NICHO ECOLÓGICO Townsend CR, Begon M, Harper JL. 2008. Essentials Of Ecology - Third Edition. Blackwell. o b) dos dimensiones y c) tres dimensiones. ¿Podemos representar la 4ª? Podría ser el cambio temporal… TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 55 NICHO ECOLÓGICO • El espacio n-dimensional de Hutchinson no es muy manejable • En la práctica se trabaja con representaciones bidimensionales o tridimensionales • Nicho ecológico: conjunto de condiciones abióticas más interacciones bióticas que delimitan el funcionamiento de un organismo – Idealmente, deberíamos buscar una aproximación cuantitativa al concepto del nicho ecológico TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 56 NICHO ECOLÓGICO • Nicho fundamental: el conjunto de condiciones toleradas y recursos utilizados por una especie • Nicho real o efectivo: nicho fundamental más las interacciones con otras especies - competencia, predación… temas 14+ – el nicho fundamental es una construcción teórica C Nicho fundamental Nicho real en presencia de A y B TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 57 NICHO ECOLÓGICO • Interacciones y diferenciación de nichos: partición de recursos Nicho fundamental de C C Nicho real de C TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 58 TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 59 HÁBITAT - NO ES NICHO • El espacio físico que ocupa un organismo, su hábitat, es un concepto central (y también difuso) en Ecología • Hábitat: conjunto limitado de lugares donde vive un organismo • En un ambiente heterogeneo conjunto de parches que ofrecen condiciones próximas al óptimo • La definición de hábitat depende de la escala de observación. Fácil definir el hábitat de un organismo a gran escala: • lagos de aguas claras • bosques maduros atlánticos • matorral mediterráneo TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 60 HÁBITAT • La selección de hábitat es un proceso jerárquico • Intervienen distintas escalas espaciales: de escala geográfica a microhábitat – ¿Oviedo o Somiedo? – ¿< 800m ó > 800 m? – ¿Matorral o bosque? – ¿Umbría o solana? • Y cambios temporales… – ¿Verano, invierno? – ¿Alimentación, reposo? TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 61 HÁBITAT / MICROHÁBITAT La definición, la escala, del hábitat depende del organismo TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 62 HÁBITAT / MICROHÁBITAT movimientos en 1 semana La definición, la escala, del hábitat depende del organismo TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 63 ADAPTACIONES – PATRONES GENERALES • El ambiente presenta retos adaptaciones • Los animales pueden responder al ambiente con movimientos y comportamiento adaptaciones más sutiles que en plantas • En animales, el diseño básico refleja el papel en el ecosistema; el "oficio" ecológico – diseños similares en ambientes contrastados • En plantas, el diseño básico responde al mantenimiento del balance hídrico y la capacidad fotosintética – Soluciones básicas comunes – Definen los principales biomas terrestres (T7) TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 65 CONVERGENCIAS Y PARALELISMOS (EN FORMA Y FUNCIÓN) • Las presiones selectivas pueden dar lugar a soluciones similares • Convergencias: Especies alejadas filogenéticamente han encontrado soluciones adaptativas convergentes a presiones selectivas similares • Paralelismos: grupos de especies que han seguido caminos evolutivos paralelos desde un ancestro común – Ejemplos claros en zonas geográficas disjuntas • Algunos autores usan convergencia para ambos procesos TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 66 CONVERGENCIA TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 67 CONVERGENCIA ictiosaurio marsopa tiburón TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 68 PARALELISMO TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 69 Tanganika Malawi TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 70 CONVERGENCIAS Y PARALELISMOS • No sólo en animales; en plantas existen numerosos ejemplos de convergencia – Soluciones a trepar en distintas familias a partir de estructuras análogas – Soluciones comunes del matorral de ambientes secos, esté en Mallorca, California o Chile: raíces profundas, hojas perennes y resistentes • Paralelismo también puede manifestarse en el comportamiento TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 71 ECOTIPOS Y ECOCLINAS • Heterogeneidad ambiental adaptaciones locales – también intraespecíficas • Ecotipos: diferencias intraespecíficas entre localidades – Enteramente fenotípicas – Enteramente genéticas – Combinaciones diversas de las anteriores (más habituales en la Naturaleza) • En otros ámbitos, el mismo concepto puede recibir otros términos: raza, subespecie... Ecotipo contiene más información • Experimentos "common garden" separan las diferencias ambientales de las genéticas TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 72 ECOTIPOS Achillea y crecimiento vertical common-garden TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO Clausen y col., 194873 ¿Cómo poner orcas en un jardín común? Aguas abiertas Depreda sobre cetáceos Hielo de deriva Depreda sobre focas Hielo de deriva denso Depreda sobre peces TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO ECOCLINAS • Heterogeneidad ambiental adaptaciones locales – también intraespecíficas • Ecoclina - indica un cambio gradual en las características de una especie, a lo largo de un gradiente de condiciones ambientales – Las diferencias aumentan con la distancia – El flujo genético es inversamente proporcional a la distancia • Ecotipos y ecoclinas representan extremos en la variación fenotipo-genotipo intraspecífica TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 75 Trifolium repens y producción de cianuro TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 76 ECOTIPOS Y ECOCLINAS • Ecotipo vs. especie: no siempre está clara la frontera • Unidad Evolutiva Significativa (ESU): población distinta desde el punto de vista de la conservación TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 77 POLIMORFISMOS • La diferenciación intraespecífica ocurre también en poblaciones con un ambiente común factores bióticos – No hay individuos idénticos • La diferenciación dentro de poblaciones se denomina polimorfismo (polifenismo para algunos) – ojo, no necesariamente manifestado en la forma • ¿Cómo se mantienen? – – – TEMA 2 – Combinación de condiciones abióticas e interacciones Selección dependiente de la frecuencia: cada tipo tiene mayor eficacia biológica cuando es más raro … EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 78 POLIMORFISMO Biston betularia TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 79 % carbonaria en Manchester TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 80 POLIMORFISMOS • Selección dependiente de la frecuencia: al raro le va mejor (hasta que deja de ser raro) Perissodus microlepis – cíclido come-escamas TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 81 AMBIENTE Y ALOMETRÍA • La respuesta al ambiente puede variar con el tamaño – El tamaño per se puede explicar diferencias observadas entre especies • Los procesos fisiológicos varían en función del tamaño de los organismos, de forma no lineal alometría – tasa metabólica – tiempo de generación… • Representada correctamente por una ecuación potencial la relación no es lineal Ecuación alométrica Y aX b log (Y ) log (a) b log ( X ) TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 82 1000 1000 800 b>1 600 b=1 b = 0.65 0 200 200 400 metab 600 400 b = 0.75 0 metab 800 b=1 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 size size tasa metabólica a tamaño TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS 600 – M QUEVEDO b 800 1000 ALOMETRÍA • ¿Por qué alometría? • La relación superficie / volumen es menor en organismos más grandes – Un organismo esférico de longitud L, tiene una supeficie S~L2, y un volumen V~L3 Superficie Volumen 2 3 • ¿Por qué alometría en metabolismo? • La capacidad reguladora es mayor en organismos más grandes – La regulación tiene lugar en el volumen – El intercambio en la superficie TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 84 ALOMETRÍA • ¿Por qué alometría en metabolismo? • La capacidad reguladora es mayor en organismos más grandes – La regulación tiene lugar en el volumen – El intercambio en la superficie intercambio TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO 85 ALOMETRÍA • La tasa metabólica aumenta con el tamaño… pero más despacio que el propio tamaño – El valor del exponente alométrico b varía alrededor de 0.75 TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO tasa metabólica por unidad de masa ALOMETRÍA: TASA METABÓLICA ESPECÍFICA Savage V M et al. PNAS 2007;104:4718-4723 TEMA 2 – EL AMBIENTE Y LOS ORGANISMOS – M QUEVEDO