Repaso Final Ecol 2 - Apuntes todo el material a evaluarse en el segundo examen PDF

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Repaso Final Ecologia Competencia ● Modelo Lotka Volterra de Competencia es más antiguo; actualmente hay unos más recientes ● El mismo Darwin decía que la competencia es “the struggle for existence” donde ambas especies van a perder ● Solo debería dominar una especie ● Ella creía que el ecosistema e...

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Repaso Final Ecologia Competencia ● Modelo Lotka Volterra de Competencia es más antiguo; actualmente hay unos más recientes ● El mismo Darwin decía que la competencia es “the struggle for existence” donde ambas especies van a perder ● Solo debería dominar una especie ● Ella creía que el ecosistema evade la competencia pero una colega le dijo que no es así y ahora cree en la competencia ● Competencia intra-específica: interacciones entre miembros de la misma especie/población - Self-thinning: la competencia intra-específica es tan fuerte que pocos individuos van a poder sobrevivir. Han estudiado este fenómeno y al sacar la pendiente es -¾. Esto no siempre se ve. ● Competencia inter-específica: interacciones entre miembros de diferentes especies ● La competencia puede ser evidente  o no evidente ● Ejemplo no evidente: una especie come más que otra. Esto no es evidente pero produce competencia ● Formas de competencia: consumo, “pre-emption”, sobre-crecimiento, interacción química, territorial, interferencia ● “Pre-emption” es cuando el ecosistema se abre y hay un espacio disponible en términos de recurso y la primera especie que llega lo va a utilizar. La segunda especie que llega utiliza lo que la primera no utilizó. La tercera utiliza lo que la segunda no utilizó, y así sucesivamente van usando lo que sobra. El recurso lo dividen en compartimientos pero la primera que llega determina el ritmo. ● Sobre-crecimiento: algunas especies tienen una alta tasa de crecimiento poblacional. Mientras una produce 2 bebés, la otra produce 40 bebés. El ecosistema va a estar dominado por esa especie solo por la tasa de crecimiento. Hay palmas que están 100 años sin producir flores y frutos y de momento sí. Por otro lado las gramíneas producen semillas todas las semanas. ● Interacción química: se ve mucho en las plantas a nivel de raíces. Algunas plantas liberan sustancias que evitan que la otra planta crezca. Lo hacen también las bacterias y protistas. ● Interferencia: lucha por el recurso ● Los primeros en establecer los modelos matemáticos de competencia fueron Lotka-Volterra. De hecho empezaron con este modelo y luego sacaron el de depredador-presa. ● La tesis de Lotka-Volterra: Habrá coexistencia de dos especies, si y solo si, la competencia inter-específica es menor que la intra-específica. Es decir, cuando la guerra es entre los individuos de la misma especie y no entre las especies, las especies podrá coexistir. Esto se ve también en guerras de países. Países con muchas guerras internas no tendrán recursos ni energía para tener guerra con otros países. ● Cuando la competencia inter-específica es súper fuerte, típicamente a nivel intra es bien estable y no hay mucha competencia en una misma especie. Hay 4 modelos representados en forma de figura o gráfica.

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Eje x: número de individuos de la especie 1 Eje de y: número de individuos de la especie 2 Se va comparando 1 con 2, luego 2 con 3, y así sucesivamente. Siempre es en parejas. Nunca se comparan 3 especies a la vez. http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/bealsmodules/competition.html (aquí explican el modelo bastante bien y están las gráficas; no entendí la explicación de la profesora) Also en este video lo explican suuuper bien aunque sea largo (al final ponen practice problems pero picheen eso): h  ttps://youtu.be/3h-TfH1wrfI Isoclina: la única zona donde no hay crecimiento poblacional (r=0) K = capacidad de acarreo; número de individuos que un ecosistema puede sostener. Hay quien dice que los humanos ya nos pasamos de la capacidad de acarreo. ¿Por qué? Se dice que 6/10 humanos no comen, no hay comida. Por eso el ecosistema está bloqueando. Por medio de enfermedades, etc. La especie 1 podrá crecer y reproducirse hasta que encuentre su máxima capacidad de acarreo. Igualmente, la especie 2 podrá crecer y reproducirse hasta que encuentre su máxima capacidad de acarreo.

El primer paso para ver quién va a “ganar” es ver quién tiene la mayor capacidad de acarreo. El segundo es ver el efecto de una especie sobre la otra (α=coeficiente de competencia, es el denominador, puede ser neutro, negativo o positivo). Cuando el número de individuos de la especie x logra su máximo, decimos que el ecosistema está saturado de la especie Dicen que en los bosques templados no hay saturación de especies, hay espacio para más. El trópico ya está saturado. α12 nos dice el efecto de la especie 2 sobre la 1. α21 nos dice el efecto de la especie 1 sobre la 2. La capacidad de acarreo de la especie 2 estará determinada por cuántos individuos el ecosistema sostiene, pero también por el efecto de la especie 1 en ella. La capacidad de acarreo de la especie 1 estará determinada por su K, pero también por el efecto de la especie 2 en ella. En este caso, la especie 2 casi no tiene efecto sobre la especie 1 (al K1/α12 ser un valor más grande que K2/α21, se sabe que el denominador de K1/α12 tiene que ser más pequeño que el de K2/α21; so, α12 < α21) La especie 1 tiene la mayor capacidad de acarreo y su efecto en la otra especie es bien fuerte.

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Sus capacidades de acarreo son tan distintas que sus isoclinas están paralelas y jamás interactúan. En los otros modelos que sí hay interacción entre las isoclinas se dice que hay coexistencia (punto en el ecosistema donde ambas especies pueden estar juntas). La clave es si la coexistencia es estable o inestable.

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Cuando es inestable, a veces coexisten y a veces no (dependiendo del ecosistema: si está seco, húmedo, plagas, disturbios, etc.). Es estable cuando sin importar los disturbios o lo que sea que pase, siguen coexistiendo. Si ambas especies tienen la misma capacidad de acarreo, las dos tienen un efecto bien grande una sobre la otra. Están en tensión. En PR se puede ver esto con el lagartijo nativo Anolis cristatellus . Tiene una cresta y es súper agresivo. Está aumentando en abundancia y al haber menos dosel (entra más luz) y la población del mismo se disparó. Este y la especie Anolis cooki  o recuperó. Así compartían ecosistema y ahora con la situación del dosel, cooki n que cristatellus domina sobre cooki . Esto se debe a cambios en el ecosistema luego del disturbio Huracán María. Coexistencia inestable entre ambas. Eventualmente una ganará y se cree que es cristatellus . Se estudió que cristatellus no logra mucho en las montañas, pero sí en las zonas secas. Después del huracán, como todo es más seco pues hay más cristatellus . Pero cooki  está mejor en zonas montañosas.

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Anolis cristatellus Anolis cooki ¿Qué factor o factores puede causar que el coeficiente de competencia cambie en los cuatro escenarios del modelo Lotka-Volterra? Esta es la crítica del modelo. Que es fijo. Se debe considerar temperatura, humedad, luz, gradientes de vegetación, nutrientes. Quien es competitivo en un lugar, quizás en otro no lo es. Habrá coexistencia cuando ambas especies tienen baja competencia inter-específica. Gause corroboró el experimento. Utilizó Paramecium caudatum y Paramecium aurelia. C  omen lo mismo de la misma forma así que compiten por recursos. En

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tamaño, caudatum es mucho más grande que aurelia . Gause los miró primero cuando crecían solos. Notó que en la máxima concentración de alimentos, la capacidad de acarreo de caudatum es menos que la de aurelia . Cuando le quitó la mitad del alimento, caudatum tenía menos capacidad que aurelia . Por ahora se puede decir que aurelia va ganando. Sin embargo, cuando a aurelia se le añade caudatum , aurelia ajusta su propia capacidad de acarreo y aunque son menos individuos, no se extingue. Cuando a caudatum se le añade aurelia , caudatum rápido iba camino a la extinción. Conclusión: si crecen solas, la capacidad de acarreo determina la intensidad de la competencia intra-específica. Pero cuando crecen juntas, la inter-específica es mayor y siempre caudatum  se extingue. Gause decide repetir el experimento con dos Paramecium del mismo tamaño: caudatum y bursaria . Comen lo mismo de la misma manera, con la misma biomasa. En teoría debe ganar alguien. Sin embargo, estos dos coexisten. En este caso, se vio que caudatum evitaba competir con una igual y se iba a vivir arriba en el menisco; bursaria evitaba competir con caudatum así que se iba al fondo del plato o tubo donde estaban. A esta evitación de competencia se le llama divergencia de caracteres. Esto ocurre entre reptiles. También se ve con los murciélagos y aves (unos salen de día y otros de noche, comen lo mismo en diferente tiempo y se evitan de este modo). A esto se le llama Principio de Exclusión Competitiva (dos especies que usan un mismo recurso de la misma manera NO pueden coexistir porque la especie más competitiva llevará a la otra a la extinción).

Evelyn-Hutchinson fue el primero que trató de dar una definición formal de lo que es un nicho. La definición es “un hipervolumen de n dimensiones” donde n es el número de factores ambientales que influyen la supervivencia (temperatura, luz, etc.). Las especies ajustan su nicho fundamental y lo que tienen es el nicho real (mucho menos de lo que están en su óptimo). Teoría de Grime (Teoría de Competencia por Interferencia y Formas de Vida): él decía que la anatomía, la morfología, el lifestyle, etc. determinaba si una especie era

una buena competidora o no. Basado en características anatómicas y morfológicas, estableció 3 grupos: RUDERALES, COMPETIDORAS y TOLERANTES. ● Hay especies que no compiten, solo toleran. Hay especies súper agresivas y estratégicas. Hay especies que no compiten, solo se reproducen. La crítica de esta teoría es que es muy rígida. ● Competidoras: árboles, arbustos y herbáceas; hojas grandes; casi nunca se reproducen (pocas semillas); crecimiento rápido; mucha producción de hojarasca ● Ruderales: herbáceas (gramíneas), toda la fotosíntesis se va para producir flores y frutos; hojas grandes; muchas semillas; crecimiento rapidísimo; baja producción de hojarasca ● Tolerantes: tolerantes a estrés son arbustos, herbáceas, líquenes; hojas pequeñas con poca fotosíntesis; crecimiento lento; súper baja producción de hojarasca ● Tilman (Teoría de Límites de Recursos): este modelo dice que no es la forma de vida, son los recursos del ecosistema quienes determinan quién gana. Montaron un experimento de invernadero. Todo estaba controlado, pero con distintos nutrientes. Demostró que depende del nutriente, es la planta que domina. Ahí falseó a Grime. La rigidez de Grime no era correcta. Todo depende de los recursos disponibles y sus gradientes. Tilman hizo un experimento con diatomeas (no entendí el nombre de la especie) en el cual encontró que necesita fósforo y sílica. Cuando había mucho fósforo y poca sílica, la diatomea no crecía. Cuando había poco fósforo y mucha sílica, la diatomea no crecía. Cuando añadía la proporción correcta, la diatomea crecía un montón. ● Se pensaba que los briofitos no compiten. Un ecólogo colombiano demostró que los briofitos sí compiten. Esto se demostró en Toro Negro, PR. ● PREGUNTA QUE VENDRÁ EN EL EXAMEN (no hay que buscar referencias): ¿En qué nivel de NPP (productividad primaria neta) habrá mayor competencia? ¿Por qué? Caracteristica de ecosistema: ● Son dinamicos ● Factores ecológicos (abióticos) no son fijos, cambian con el tiempo 3 definiciones para sucesión: 1. Proceso continuo de cambios en fases 2. Patrones de extinción continuos 3. Cambio direccional de la vegetación en un tiempo corto ● ●

En toro negro se ven varias etapas sucesionales: helechos cautiverios son etapa sucesional luego de un disturbio Crono-secuencia de especies: especies que aparecen luego de un derrumbe (por lluvia o huracán) (cada ecosistema tiene su propia crono-secuencia) ○ Se dice que Haití no regenerará bosques porque algunas etapas sucesionales están estancadas ○ Parcho del Bosque seco de Guánica se incendió (20 hectáreas) debido a pareja que quemó cartas de amor, por consiguiente el bosque se llenó de especies exóticas (gramillas). Se ha intentado restaurar, luchando con las gramillas para que las semillas de árboles puedan germinar

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Epiceto: planta rica en sílica, planta más acetales, crece en toro negro. Ecosistema marino: también hay crono-secuencia. La crono secuencia del “Blow out” toma 3-5 años. Primero llega Odotea, luego halodule (angiosperma debajo del mar), y finalmente ataraxia. Este ecosistema no se tarda en volverse estable. El tiempo que tome un ecosistema en recuperarse depende de la intensidad del disturbio

Hipótesis Disturbio intermedio: modelo que explica el efecto en la biodiversidad del ecosistema ● Ejemplo: Mucha frecuencia & poca intensidad: Muchos huracanes en puerto rico pero el daño es muy leve; Poca frecuencia & alta intensidad: un solo huracan pero devasto el ecosistema [HURACÁN MARÍA] ● Muy frecuente o Mucha intensidad: baja biodiversidad ● Infrecuente o baja intensidad: estimula baja biodiversidad por competencia (una especie comienza a dominar) ● Disturbio intermedio mantienen la biodiversidad en el ecosistema, por eso es beneficioso algún derrumbe (de forma natural) leve ● Humanos hace que se pierda biodiversidad Sucesión Primaria: se forma comunidad nueva que nunca antes existió Ej: erupción volcánica crea nuevas islas Ej: dunas de arenas Sucesión Secundaria: se forma comunidad donde ya existió una Ej: deforestamos bosques y vuelve a crecer (PR es todo secundario) Ej: foto de guajataca, plantación de árboles tabileras Determinar etapa sucesional 1. DBH: método químico que utiliza el diámetro de los árboles para descubrir en qué etapa sucesional se encuentra 2. Formas de vida (características) de las especies que se acomodan a. Ej: si dominan especies “r” químicamente sabemos que es un ambiente poco predecible (inestable) b. Especies “r”: bebés continuamente, gran cantidad de recurso en producción, dedican mucha biomasa a flores y frutos, se reproducen a corta edad, pasan todo el tiempo en el sol, vida corta c. Especies “k”: viven si el ecosistema es estable (capacidad de acarreo es viable), compiten super bien, grandes, todo recurso va a su biomasa, no se reproducen mucho, duran más en edad ● Una sucesión de especies provoca sucesión abiótica: durante la restauración de un bosque, aumenta el nitrógeno en el suelo por cada etapa sucesional Isla Monserrate: Volcán activo en el caribe ● Llano: lleno de cenizas ● Ladera: mayor biodiversidad (zona intermedia)

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Caldera Empiezan con bottom up hasta que depredador se establece y comienza efecto top down

Si en PR tenemos alta intensidad y alta frecuencia de disturbios tendremos baja diversidad y dominarán especies “r” ya que toleran ambiente bajo estrés Clasificación de sucesiones en etapas: 1. Disturbio 2. Temprana 3. Media 4. Media tardía 5. Climax: cuando ya la comunidad no cambia más (todo permanece estable) (se pregunta si esto es real: no es real porque es un mosaico de sucesiones donde predomina la estabilidad ya que al encontrar la estabilidad puede volver a ocurrir un disturbio y se genera una sucesión nuevamente) Conceptos a ecosistemas y sucesión: 1. Estabilidad: persistencia de una comunidad a un disturbio: comunidad queda intacta luego del disturbio 2. Resistencia: habilidad de comunidad para mantener estructura (números de especies, abundancia, proporción hembra macho, juveniles y adultos) y función (todos los procesos: descomposición orgánica, mineralizacion de nitrogeno, fijacion CO2) 3. Tiempo de recobro o resiliencia: tiempo que toma volver al estado previo (depende de la productividad primaria, a mayor cantidad más rápido es el recobro) Dos teorías opuestas: 1. Teoría del concepto del súper organismo: cada etapa prepara al ecosistema para la próxima etapa 2. Teoría del concepto individualista de sucesión: al azar, primera especie que llega dominará y determinara la segunda especie, la segunda especie usará el recurso a su manera y lo que sobra pasará a la tercera especie. Lo que pasa en un lugar no pasa en otro lugar. Clement: padre de la teoría del súper organismo ● Concepto Ecotono: dos comunidades interactuando Clemson: sus datos son de hojas de herbaria y tiene el modelo al azar A muchos ecólogos no les gusta el modelo determinista (cual es el modelo determinista? Super organismo?????), porque da la impresión de clima perfecto y no hay muchos datos para demostrar que tal fase lleva a otra fase Modelo en PR para derrumbe por Huracán Hugo: derrumbe sea estable y haya topsoil para que haya bosque en 10 años

Modelo luego del Huracán de Hugo: Dependiendo la estabilidad del ecosistema (del sustrato): - Si hay horizonte O podemos tener un bosque maduro en 10 años o puede que nunca llegue el bosque maduro si no hay topsoil y el sustrato está inestable. - Si está estable con topsoil en 10 años - Si está estable pero sin topsoil puede ser 50 - 100 años para tener bosque - Haití: se dice que en 80 años se puede tener bosque (con intervención humana) Sucesión temprana: alta biomasa Sucesión tardía: menor biomasa (debido a la herbivoría, competencia etc) (Ver tabla que enviará por email) (supongo que es esta)

- Los bosques maduros se caracterizan por tener muchos descomponedores. - Bosque estable: sucesión tardía, alta diversidad y alta tasa de reproducción - La diversidad de especies dice mucho del ecosistema Mecanismos que explican las sucesiones (3): 1. Facilitación - Si la primera especie que estabiliza permite que otras lo logren tenemos un modelos de sucesión fácil y rápido. Ej. Yagrumo, es una facilitadora 2. Inhibición - tan pronto llega esa especie, no llega ninguna otra luego

3. Tolerancia - La primera especie que llega ni inhibe ni facilita, simplemente es neutra. Y llegarán especies que toleren las especies que ya están pero no interactúan entre ellas.

Explicación del diagrama: - Comienza con un disturbio (huracán, derrumbe, etc) y eso genera un espacio disponible, cae un árbol y se abre un hueco lo cual permite la colonización - 2 opciones: - Clemens, quien dice que las especies llegan en orden según el ecosistema lo permite o - Gleason, al azar, cualquier especie llega - Por cualquiera de las dos vertientes la clave es la primera especie que coloniza ya que es quien determina el mecanismo de sucesión Climax: Se formará el clímax cuando ya no llegue nada nuevo, es decir, cuando la riqueza de especie se detiene. - Además de riqueza de especie (s) conviene medir productividad primaria neta, si está fluctuando demasiado significa que está inestable - Secuestración del ecosistema: Si la primera especie que llega es inhibidora, tan pronto ella llega nada más va a llegar. Ella es el clímax. Ej. gramíneas - ejemplo: Pareja de novios que quemaron sus cartas en el bosque seco de Guánica. Quemaron 20 hectáreas y llegaron unas herbáceas exóticas invasoras que secuestraron el ecosistema *Si vamos a restaurar un ecosistema, ponemos facilitadores no inhibidores. -

Una forma de armonizar Clemens y Gleason (por un ecólogo japones) ● basado en sus pots observa que hay divergencia de especies. Pero parecen rasgos (formas de vidas, características morfológicas) de quien van a dominar se parecen. ● Una cosa es parecerse en el número de especies y composición y otra es parecerse en las características de vida. Tlashi dice que ambos están correcto. ● Gleason: Al azar. Esto es verdad pq van a ser especies bien distintas ● Clemens: el ecosistema determinara que comunidad vive conforme a esas características ● Efectivamente mirando los rasgos de las plantas según las etapas se van pareciendo no importa que sean distintas comunidades en distintos lugares. ● O sea, tenemos un plot A, un plot B, comunidades diferentes, distintas especies, pero si miramos los rasgos de vida van a la par; tienen los mismo rasgos de vida a través del tiempo como si fuera el ecosistema quién va dictando las características de las plantas necesarias en ese momento. ● El orden de las especies tiene un orden distinto en el ecosistema - quizás Clemens tiene razón el orden no es el mismo Recordatorios: - Orden de productividad primaria:...