objeto de estudio de la ecología?
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Niveles de organización de la materia
Células
Tejidos
Órganos
Partículas subcelulares
Biosfera
Ecosistemas
Comunidades
Poblaciones
Individuos
Objeto de estudio de la ecología?
Cada nivel engloba el anterior, pero tiene características emergentes
Ecología
Ecología
Poblaciones: Conjunto de individuos de la misma especie que conviven en un tiempo y lugar.
Propiedades de las Poblaciones
Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la población y su relación con el espacio.
Objeto de estudio de la ecología?
Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.
Tasa de Mortalidad:Porcentaje de individuos que mueren en una población
Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de nuevos individuos a lapoblación y la emigración es la salida de individuos. Esta característica confiere a la población la propiedad de dispersión.
Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional es el cambio en el número de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de tiempo.
Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada por la población. La descripción de la distribución espacial suministra información adicional sobre la población. El patrón de disposición de los organismos dentro del espacio bidimensional o tridimensional.
Azar: en el cual el esparcimiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no afecta de manera directa la ubicación de otros.
Agrupado: en el cual los individuos seencuentran agrupados en manchones,por lo que la presencia de un individuoaumenta la probabilidad de encontrar aotro.
Regular: en el cual los individuos están espaciados uniformemente dentro del área, y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en lavecindad.
Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Objeto de estudio de la ecología?
Comunidades: conjunto de poblaciones de distintas especies que coexisten en un tiempo y lugar
Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de la población).
Ecosistema: comunidad + ambiente físico factores bióticos y abióticos
Características: flujo de materia y energía entre los organismos y entre ellos y el medio
Objeto de estudio de la ecología?
Atributos de los ecosistemas
LOS FACTORES AMBIENTALES ABIÓTICOS
LA ESTRUCTURA BIÓTICA
3 categorías de organismo:
Productores: elaboran su propio alimento. Principalmente plantas verdes. Son los que con la energía de la luz convierten las sustancias inorgánicas en orgánicas.
Consumidores: se alimentan de los productores o de otros consumidores.
Saprofitos y descomponedores: se alimentan de materia orgánica muerta.
Basada en las relaciones de alimentación
Principales:
Régimen de lluvias: monto y distribución anual y humedad del suelo. Temperatura: extremos de frio y calor, promedio. Luz Viento Nutrientes químicos PH (acidez) Salinidad Incendios
Agentes físicos y químicos.
Funcionamiento de los ecosistemas
Consumo y flujo de energía
Productores
Los productos y subproductos de cada grupo de organismo (productores,
consumidores, saprofitos y descomponedores) son la comida y los
nutrientes esenciales del otro.
ConsumidoresSaprófitos y
descomponedores
Autótofos:elaboran su propia materia orgánica
Heterótrofos:se alimentan de materia orgánica para obtener energía
Plantas verdes, bacterias
fotosintéticas y bacterias
quimiosintéticas
Primaros (herbívoros), Omnívoros (herbívoros o carnívoros), Secundarios (se alimentan de los
primarios), de Orden superior (se alimentan de otros carnívoros) y Parásitos (toman como huésped
a otra planta o animal)
Descomponedores (se alimentan de putrefacción) Saprófitos primarios (se alimentan de detritos) y Saprófitos secundarios
La materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas verdes son los alimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono y otros desechos que éstos generan son xactamente los nutrientes que necesitan las plantas.
Funcionamiento de los ecosistemas
Consumo y flujo de energía:
El ecosistema pierde energía: losproductores primarios: metabolismocalor
La mitad es disponible para losconsumidores: carbohidratos, celulosa,lignina, grasas, proteínas, etc.
Entre eslabón, hay pérdida de energía:la respiración y los procesosmetabólicos
La muerte de individuos, que ocasionapérdidas, pero la energía es devuelta,en parte, por los desintegradores.
El ecosistema aprovecha sólo un 1 % aprox de la energía solar a través de la fotosíntesis
Funcionamiento de los ecosistemas
Los ciclos biogeoquímicos, involucran seres vivos (bios = vida), el suelo (geo = tierra) y estar sujetos a reacciones químicas con uso y liberación de energía.
En los ciclos biogeoquímicos se pueden reconocer dos partes o compartimientos: la biótica y la abiótica.
Funcionamiento de los ecosistemasCiclos de materiales (Biogeoquímicos)
Este reciclaje es fundamental por 2 cosas:
evita los desperdicios la acumulación causaría problemas
asegura que el ecosistema no se quede sin elementos esenciales.
Principios del funcionamiento de los ecosistemas
Un ecosistema sostenible debe tener 3 características básicas:
el reciclado de los nutrientes.
el aprovechamiento de la luz solar como fuente básica de energía.
poblaciones de dimensiones que no tengan un consumo excesivo.
Principios básicos de la sostenibilidad de los ecosistemas
Funcionamiento de los ecosistemas
Funcionamiento de los ecosistemas
Dinámica temporal
• Muchos consideran que el concepto de sucesión incluye cualquier tipo de cambio en vegetación.
• En términos estrictos, el concepto de sucesión debe ser considerado para fenómenos de cambio ordenado y unidireccional, culminando en un estado maduro o clímax.
Sucesión ecológica
• Progresión: cambio hacia un estado más avanzado o desarrollado.
• Retrogresión: cambio hacia un estado anterior, menos avanzado.
Ecosistema y ecotono
El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.
Ecosistema 1 Ecosistema 2Ecotono (pantano)
Ecosistema terrestre
Ecosistema acuático
Ecosistema de transición
Sucesión ecológica
Sucesión secundaria es la que parte de una etapa de una sucesión anterior causada por una alteración: incendio, contaminación, inundación,...
Sucesión ecológica
•Sucesión primaria es la que se desarrolla sobre un suelo de nuevo origen
• Sucesión primaria:
– progresión a partir de la aparición de un sustrato intacto o no colonizado previamente.
Sucesión ecológica
St. Helens
Sucesión ecológica
Tiempo (años)
Sucesión secundaria: progresión a partir de la disponibilidad de un sustrato previamente colonizado.
Sucesión ecológica
5 años despuésAbandono de campo agrícola
40 años después15 años después
Sucesión ecológica
Sucesión ecológica:
Las erupciones volcánicas en los océanos: sucesión ecológica primariaen la que la geoquímica de las rocas determina las condiciones del área y por tanto las especies que se establecerán en ella
Los suelos recién creados son pobres en N por lo que las primeras etapas de la sucesión están dominadas por plantas como el aliso y varias leguminosas, con simbiontes fijadores de NLas posteriores etapas de la sucesión, el P fundamentalmente se va perdiendo por lixiviación y se vuelve limitante por lo que se hacen dominantes especies tolerantes a la falta de este elemento
Aplicación a las islas volcánicas
• El fuego ha sido un factor ecológico muy infravalorado durante mucho tiempo pero que hoy se reconoce como un factor muy importante.
• Lo podríamos clasificar como una condición para los organismos.• Ya que principalmente es un factor perturbador que interrumpe o
cambia la evolución de las comunidades vegetales y condiciona la vida de los animales.
• Moldeando la vegetación y creando los paisajes que hoy conocemos.
Sucesión ecológica: el fuego
Adaptaciones al fuego
Plantas:
• Las plantas que sobreviven al paso del fuego se denominan pirofitas:
1- Con resistencia pasiva, por su contribución y alto contenido de H2O (plantas suculentas), o por su corteza (alcornoque).
2 – Las que se regeneran rápidamente, gracias a las yemas situadas a nivel del suelo: coscoja y gramíneas
3 – Las que se regeneran con la ayuda de sus semillas (cistus sp).
Sucesión ecológica: el fuego
Cistus albidus L
Cistus albidus L
Quevcus suber
Adaptaciones al fuego
Muchas plantas aprovechan el paso del fuego para comenzar su crecimiento, así la dormilancia de muchas semillas puede romperse a Tº elevada.
Ejemplo: Pinus banksiana.
Plantas geófitas resisten el paso del fuego y florecen pocas semanas después aumentando su abundancia tras la aparición del fuego.
Sucesión ecológica: el fuego
Pinus banksiana
Capuchina, (Tropaeolum majus)
Masdevallia spp
Sucesión ecológica
Pastizal o
Matorral
REGRESIÓN
Bosque
SUCESIÓN SECUNDARIA
Terreno
desnudo Pastizal Matorral Bosque
SUCESIÓN PRIMARIA COMUNIDAD
CLÍMAX
• (Del griego homeo que significa "similar", y estasis, en griego______, "posición", "estabilidad")
•Tolerancia de las especies a cambiosAmbientales (resistencia; estenotipicas y Euritipicas).
Capacidad de recolonizar areas afectadas (Elasticidad).
Tipo de ecosistema - sucesion -historia
Homeostasis
Relación: homeostasis/Cap. Ambiental
Caudal en cursos bioticosTasa de recambio de agua (rio-cienaga)Intercambio de agua en bahias y golfos
Capacidad ambiental particularCONCENTRACION DE UN CONTAMINANTE Especifico
Capacidad ambiental
zona de estrés fisiológica ocurre dentro de los límites máximo y mínimo dentro de los cuales un organismo puede sobrevivir, aunque no puedareproducirse.
La tolerancia ambiental
El rango óptimo se establece entre los límites en los cuales el organismo además de sobrevivir, se desarrolla y reproduce
La distribución de los organismos en la biosfera refleja la variación ambiental a la que son sometidos.
La tolerancia ambiental
Limites abruptos
No límites abruptos Ni grupo spp defnidos
Competencia intensa
Estratos diversos
una perturbación es un suceso discreto en el tiempo que altera la estructura de los ecosistemas, de las comunidades o de las poblaciones y cambia los recursos, la disponibilidad de habitat aptos y/o el medio físico
Régimen de perturbaciones Conjunto de características espaciales y temporales del patrón de las perturbaciones.
Resiliencia: la capacidad de un ecosistema para volver a su estado original después de una perturbación.
Reacción de los ecosistemas ante perturbaciones
Reacción de los ecosistemas ante perturbaciones
• El clímax es el estado final y completamente estable de unecosistema que ha sido victima o ha sufrido una serie desucesiones. Para llagar a alcanzar este estado es completamentenecesario que el ecosistema no este sufriendo ningún tipo decambio y se encuentre en buenas condiciones. Es casi un estadoperfecto.
El estado de climax
COMUNIDAD
METAPOBLACION
POBLACION
POBLACION
POBLACION
INDIVIDUO
FLUJO GENETICO
Comunidad: ecosistema
Características de las Comunidades
Atributos de las especies relativos a la comunidad:
• Riqueza y Diversidad de las Especies• Estructura y Formas de Crecimiento• Abundancia Relativa• Estructura Trófica
Comunidad
Conceptos de productividad
• Biomasa: Masa de un componente del ecosistema por unidad de área o volumen.
• Productividad: es la tasa instantánea de generación de nueva biomasa.
• Producción: es la acumulación de biomasa nueva en un período de tiempo definido.
• Productividad primaria: es la generación de nueva biomasa a partir de energía y compuestos químicos inorgánicos.
• Productividad secundaria: es la productividad de organismos que para la generación de nueva biomasa consumen biomasa de otros componente del ecosistema.
Comunidad
PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA = CANTIDAD DE ENERGÍA FIJADA, MATERIA ORGÁNICA SINTETIZADA / TIEMPO
PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA= CANTIDAD E ALMACENADA EN TEJIDOS → DISPONIBLE CONSUMIDORES
PRODUCCIÓN SECUNDARIA BRUTA = CANTIDAD ALIMENTO ASIMILADO POR CONSUMIDORES
PRODUCCIÓN SECUNDARIA NETA = CANTIDAD ENERGÍA ALMACENADA EN TEJIDOS
Relaciones tróficas
Representan el mecanismo de transferencia de energía de
unos organismos a otros en forma de alimento
CADENAS
TRÓFICAS
Productores Consumidores descomponedores
Eslabones o NIVELES TRÓFICOS
Comunidad
Primer nivel trófico: PRODUCTORES
AUTÓTROFOS
FOTOSINTÉTICOS QUIMIOSINTÉTICOS
Utilizan la energía solar
para la fotosíntesis
Plantas superiores
y fitoplancton
la materia orgánica sintetizada Bacterias autótrofas
que utilizan como
fuente de energía
la oxidación de
moléculas inorgánicas:
•Compuestos de S
•Compuestos de N
•Fe Respiración celular
Transformación en calor
Acumulación
en tejidos
Transferencia a
siguientes
niveles tróficos
Comunidad
Consumidores
HETERÓTROFOS
Consumidores primarios
o herbívoros
Consumidores secundarios
o carnívoros
Consumidores terciarios
o carnívoros finales
SAPRÓFITOS
O DETRITÍVOROS
Se alimentan de detritos
DESCOMPONEDORES
Detritívoros que transforman
la materia orgánica en inorgánica
CARROÑEROS O
NECRÓFAGOS
Se alimentan
de cadáveres
OMNÍVOROS
Se alimentan de más de un nivel trófico
Niveles tróficos
Comunidad
Productores primarios
• Fitoplancton: grupo diverso de algas y cianobacterias (denominadas antiguamente como algas verde-azules).
CIANOBACTERIAS
Microcystis Anabaena Oscillatoria
Comunidad
CLOROFITAS
Chlamydomonas Sphaerocystis Spirogyra
CRISOFITAS
DIATOMEAS
DINOFLAGELADOS
EUGLENOFITAS
Comunidad
Productores primarios
• Macrófitas: macroformas vegetales.
Macroalgas Hepáticas Helechos
Gimnospermas
Angiospermas
Productores primarios
Comunidad
Consumidores primarios
Zooplancton Bivalvos bentonicos
Comunidad
Consumidores secundarios y terciarios
PECES PISCIVOROS
PECES PLANCTIVOROS
Comunidad
Descomponedores
Bacterias
Hongos
Comunidad
Factores que controlan la producción primaria
Recursos: luz y nutrientes. ¿Qué son los nutrientes? ¿Cuáles son los nutrientes limitantes?
• Estructura de la trama trófica.
• Sustancias húmicas.
Comunidad
Factores que controlan la producción primaria
¿Porqué los lagos someros son más productivos que los profundos?
• Conceptos del ciclo de la materia:– Tiempo de residencia: es el tiempo que un átomo,
partícula o molécula permanece en un ecosistema o en un compartimiento del ecosistema.
– Tasa de recambio: es el porcentaje de material que es reemplazado en un compartimiento o ecosistema por unidad de tiempo.
Comunidad
Factores que controlan la producción primaria
• La concentración de fosfato en la columna de agua es muy baja, y la tasa de incorporación por el fitoplancton y bacterias es muy alta. El tiempo de residencia del fosfato en el agua es de unos poco segundos, y la tasa de recambio es de un 25% por segundo.
– Si la cantidad de fosfato se reduce en un 10%, le toma menos de un segundo alcanzar un estado de equilibrio
Comunidad
TRANSPARENCIA
DELAGUA
NUTRIENTES
ZOOPLANCTON
PLANCTIVOROS
PISCIVOROS
Factores que controlan la producción primaria
Comunidad
Oligotrofización
Eutrofización
Durante los años 1950 y 1960 varios lagos de zonas urbanas y agrícolas presentaron cambios drásticos, convirtiéndose en cuerpos de aguas turbios. La razón de este cambio no fue inmediatamente identificado, pero el vertimiento de aguas residuales no tratadas y el uso de fertilizantes agrícolas fueron los principales sospechosos.
ComunidadEutrofización
Las estrategias de rehabilitación de los cuerpos de agua eutróficos se pueden incluir en tres grandes categorías:
A) Control de la carga externa.B) Control de la carga interna.C) Biomanipulación.
Comunidad
• RESISTENCIAQUIMICA
CAUSA: Alta carga interna de nutrientes.
ESTRATEGIA: Remo ción de sedimentos, tratamientos químicos de los sedimentos con sales de aluminio e hierro, inyección de nitrógeno u oxígeno en el fondo enlagos estratificados.
• RESISTENCIA BIOLOGICA
CAUSA: Alta abundancia o biomasa de peces planctívoros y ben tívoros .
ESTRATEGIA: Remoción de pecesplanctívoros e introducción de peces piscívoros .
Oligotro fización
Eutrofización
Carga de nutrientes
Bio
mas
a al
gal
Eutrofizacion
Experimentos (mesocosmos) con Daphnia obtusa, Jenynsia multidentatay diferentes tamaños de Hoplias malabaricus
Comunidad
Factores que controlan la producción primaria
Produccion primaria neta/ tasa de herbivoria
Ecosistemas de agua dulce hasta un 80%.
Humedales entre un 30-50%.
Ecosistemas terrestres, promedio 25%.
Comunidad
Introducción a las Poblaciones
AMBIENTE
ORGANISMOS
HÁBITATS
COMUNIDADAutótrofas
Heterótrofas
Estructura biológica Estructura física
Dominancia
Número de ejemplares
Mayor biomasa
Adelantan y acaparan el mayor espacio
Mayor contribución al flujo de energía o ciclo de nutrientes
Controlan o influyen sobre el resto
Diversidad
• Número de especies, riqueza
•Abundancia relativa, equitatividad
Estructura vertical
Estructura horizontal
Es un ensamblaje de organismosproducido de manera natural quecomparten un mismo ambiente yhábitats y que interactúan directao indirectamente los unos con losotros
•Forma de las plantas
•Forma parches
Condiciones ambientales cambian en el espacio y en el tiempo...
ESTRUCTURA DINÁMICA DE LAS COMUNIDADES
Cambios en la estructura física y biológica a lo largo y ancho del paisaje
ZONACIÓN
Transiciones son graduales y difíciles de definir los límites
entre comunidades
Borde
Ecotono
Lugar donde se encuentran dos o mas comunidades
Área de solapamiento de dos
comunidades
ORGANISMOS
POBLACIONES
Grupo de individuos que pueden (potencialmente)
reproducirse entre sí, y que coexisten en el espacio y en
el tiempo
Pertenecen a una misma ESPECIE
COMUNIDADES
Poblaciones
Presentan características únicas
tienen una estructura de edad
una densidad
presentan una tasa de natalidad,
de mortalidad y de crecimiento
una distribución en el espacio y
el tiempo
responden de manera propia
frente a la competencia, ladepredación y otras presiones
Número de individuos porunidad de superficie
Densidad absoluta
Densidad ecológica
Número de individuos por unidad de superficie
aprovechable para vivir
Aleatoriamente, uniformemente o en
agregados
POBLACIONES
Poblaciones
Surgen interacciones entre los miembros de unapoblación que tiende a regular su tamaño
COMPETENCIA
Entre individuos de la misma especie por los recursos ambientales
Relaciones intraespecíficas
TERRITORIALIDAD
Las plantas pueden capturar y mantenerse
en un espacio excluyendo individuos de
igual o menor tamaño
Interceptando la luz, la humedad ylos nutrientes
Excretando toxinas orgánicas
Poblaciones: no crecen indefinidamente
Competencia
Relaciones interespecíficas
Cuando dos especies de un ecosistema tienen actividades o
necesidades en común es frecuente que interactúen entre sí.
Cuando ambas poblaciones tienen algún tipo de efecto negativo una sobre la otra. Es especialmente acusada entre especies
con estilos de vida y necesidades de recursos similares.
Ej. escarabajos de la harina y el arroz.
Comensalismo.
Se produce cuando una especie se beneficia y la otra no se ve afectada. Así, por ejemplo, algunas lapas que
viven sobre las ballenas.
Poblaciones: no crecen indefinidamente
Cooperación.
Dos especies se benefician una a otra pero cualquiera de las dos puede sobrevivir por separado.
Sería el caso de las esponjas que viven sobre la concha de moluscos
marinos
Mutualismo.
Tipo de relación en el que dos especies se benefician entre sí hasta el extremo de que
su relación llega a ser necesaria para la supervivencia de ambas especies. Las
abejas, por ejemplo, dependen de las flores para su alimentación y las flores de las
abejas para su polinización.
Parasitismo.
Pequeños organismos que viven dentro o sobre un ser vivo de mayor tamaño
(hospedero), perjudicándole. Son ejemplo de esta relación las tenias, garrapatas, piojos,
muérdago
Poblaciones: no crecen indefinidamente
Existen diferentes patrones de herencia según las posibleslocalizaciones de un gen:
- Herencia autosómica: basada en la variación de genessimples en cromosomas regulares o autosomas (Mendel).
- Herencia ligada al sexo: basada en la variación de genessimples en los cromosomas determinantes del sexo.
- Herencia citoplásmica: basada en la variación de genessimples en cromosomas de organelos (herencia materna).
Patrones de herencia
Poblaciones Mendelianas
• Gregorio Mendel propone por 1era vez el concepto de gen en 1865
• Existía el concepto de herencia mezclada: la descendencia muestra
normalmente características similares a las de ambos progenitores….pero, la
descendencia no siempre es una mezcla intermedia entre las características de
sus parentales.
• Mendel propone la teoría de la herencia particulada: los caracteres están
determinados por unidades genéticas discretas que se transmiten de forma
intacta a través de las generaciones.
Carácter: propiedad específica de un organismo; característica orasgo.
Modelo de estudio: planta de guisante Pisum sativum - amplia gama de variedades - fáciles de analizar- puede autopolinizarse
Genética Mendeliana
Poblaciones Mendelianas
Vaina inmadura verde o amarilla
Semilla lisa o rugosa
Semilla amarilla o verde
Pétalos púrpuras o blancos
Vaina hinchada o hendida Tallo largo o cortoFloración axial o terminal
Las 7 diferencias en un carácter
estudiadas por Mendel
Línea pura: población que produce descendencia homogénea para elcarácter particular en estudio; todos los descendientes producidos porautopolinización o fecundación cruzada, dentro de la población, muestran elcarácter de la misma forma.
Poblaciones Mendelianas
Postulado de Mendel para explicar proporción 1:2:1
1- Existen determinantes hereditarios de naturaleza particulada genes.
2- Cada planta adulta tiene 2 alelos, una pareja génica. Las plantas de la F1 tienen genes dominantes (A) y recesivos (a).
3- Los miembros de cada pareja génica se distribuyen de manera igualitaria entre las gametas o células sexuales.
4- Cada gameto es portador de un solo miembro de la pareja génica.
5- La unión de un gameto de cada parental para formar un nuevo descendiente se produce al azar.
Esquema de la generaciones P, F1 y F2 en el sistema deMendel que implica la diferencia en un carácterdeterminado por la diferencia de un gen.
Poblaciones Mendelianas
Corroboración del modelo por Cruzamiento prueba (cruzamiento con un homocigota recesivo)
Obtiene: 58 amarillas (Yy)
52 verdes (yy)
Se confirma la segregaciónigualitaria de Y e y en elindividuo de la F1
Primera Ley de Mendel. Los dos miembros de una pareja génica sedistribuyen separadamente entre los gametos (segregan), de forma que lamitad de los gametos llevan un miembro de la pareja y la otra mitad llevael otro miembro de la pareja génica.
Poblaciones Mendelianas
Segunda ley de Mendel o principio de segregación de los alelos
“ Cada uno de los alelos se separa y distribuye en los gametos de manera independiente ”
En este caso, en la F2 :
• Fenotipo = 75% amarillas25% verdes
(probabilidad fenotípica)
• Genotipo = 25% AA50% Aa25% aa
(probabilidad genotípica)
Proporciones 3 : 1
Poblaciones Mendelianas
Carácter Fenotipos Genotipos Alelos Gen
Púrpura (dominante)
CC (homocigota
dominante
Cc (heterocigota)
C (dominante)
Color de la flor
Gen del color de la
flor
c (recesivo)Blanco
(recesivo)
cc (homocigota
recesivo)
Individuos de una línea pura son homocigotas.
Genotipo: constitución genética (o alélica) respecto de uno o varios caracteres en estudio.
Alelos: distintas variantes de un gen
Poblaciones Mendelianas
Cruzamiento dihíbrido: las líneas puras parentales difieren en dos genes que
controlan dos diferencias de caracteres distintos.
Las proporciones lisas:rugosas y amarillas:verdes son ambas 3:1!!
Tercera Ley de Mendel. Lasegregación de una pareja génicadurante la formación de lasgametas se produce de maneraindependiente de las otras parejasgénicas.
Poblaciones Mendelianas
Por la primera Ley de Mendel:
gametos Y = gametos y = 1/2
gametos R = gametos r = 1/2
p (RY) = 1/2 x 1/2 =1/4
p (Ry) = 1/2 x 1/2 =1/4
p (rY) = 1/2 x 1/2 =1/4
p (ry) = 1/2 x 1/2 =1/4
Cuadrado de Punnet para predecir el resultado de un cruzamiento dihíbrido
Poblaciones Mendelianas
Distribución igualitaria Segregación independiente
a
Pareja génica
A
A
a
Parejas génicas
A a
B bA
B
a
b
a
B
Bb
aA
b
A
Gametas Gametas
Poblaciones Mendelianas
Poblaciones Mendelianas
Dominancia completa: el homocigota dominante no puede distinguirsefenotípicamente del heterocigota.
Dominancia incompleta: el heterocigota muestra un fenotipo
cuantitativamente (aunque no exactamente) intermedio entre los fenotiposhomocigotas correspondientes.
P pétalos rojos x pétalos blancos
F1 pétalos rosas
1/4 pétalos rojos
F2 1/2 pétalos rosas
1/4 pétalos blancos
Ej. Planta Dondiego de noche
Codominancia: el heterocigota expresa el fenotipo de amboshomocigotas por igual.
Antígeno A
Aglutinación de gl. rojos tipo AB
Aglutinación de gl. rojos tipo A
Anticuerpos Anti-A
Antígeno B
Anticuerpos Anti-A
No hay aglutinación de gl. rojos tipo B
Anticuerpos Anti-A
Glóbulos rojos de una persona tipo AB
Glóbulos rojos de una persona tipo B
Glóbulos rojos de una persona tipo A
Ej. Grupos sanguíneos
humanos ABO
Poblaciones Mendelianas
alelo A ( IA)
alelo B ( IB)
alelo O (i)
Antígeno B; reacciona con
anticuerpos anti-B
Antígeno A; reacciona con
anticuerpos anti-A
Antígeno H; no reacciona con
anticuerpos anti-A ni anti-B
N-acetilgalactosamina adicionada al precursor
Galactosa adicionada al
precursor
N-acetilglucosaminaGalactosa N-acetilgalactosamina Fucosa
Carbohidrato precursor
Base bioquímica de los grupos ABO
Los alelos A y B producen transferasas distintas(que modifican de distinta manera la galactosa terminal del compuesto precursor) y el alelo O no produce ninguna.
Poblaciones Mendelianas
Tipo sanguíneo Genotipo
A IAIA o IAi
B IBIB o IBi
AB IAIB
O ii
El alelo i es nulo, es incapaz de producir cualquier forma del antígeno. Alelos A y B son
dominantes sobre el alelo i. Alelos A y B son codominantes entre sí.
Grupo O es donante universal (no contiene antígenos ni A ni B).
Grupo AB es receptor universal (no produce anticuerpos contra el antígeno A ni el antígeno B).
Poblaciones Mendelianas
Herencia multigénica: Varios genes afectan al mismo carácter
AlbinoNaranja
Camuflado Negro
Albino parece rosa por el color de la Hb de la sangre
Ej. Color de la piel de las serpientes
Poblaciones Mendelianas
Herencia Materna (o cromósomica)
- Las mitocondrias y los cloroplastos contienen pequeños cromosomas
circulares que codifican para un definido número de genes del genoma total de
la célula.
-Los organelos no son genéticamente independientes, algunas funciones están
a cargo de genes nucleares.
-Cada organelo está presente en varias copias por célula y cada uno presenta
una gran cantidad de copias de sus cromosomas.
-Los genes de los organelos muestran: herencia uniparental: sus genes son
heredados exclusivamente por uno de los progenitores
Los organelos residen en el citoplasma y el óvulo contribuye con la mayoría del
citoplasma (y sus organelos) a la célula cigota.
Poblaciones Mendelianas
Heteroplasmonte: célula que posee
dos tipos genéticos de organelos
(normales y mutantes). En estas
células generalmente ocurre una
segregación citoplásmica de cada
tipo de organela en las diferentes
células hijas.
Rama toda blanca
Rama toda verde
Tallo principal variegado
Ej. Mutación en alelo que controla laproducción de clorofila en loscloroplastos hojasblancas
Patrón de herencia citoplásmica:
Mutante x wild-type toda la progenie es mutante
Wild-type x mutante toda la progenie es wild-type
Excepción:
Poblaciones Mendelianas
Poblaciones Mendelianas: Segregación citoplasmatica
cloroplastos
El principio de Hardy-Weinberg se utiliza para calcular la frecuencia de los alelos en una población. Una población se encuentra en equilibrio Hardy-Weinberg cuando la frecuencia de alelos y la frecuencia genotípica permanecen estables a través de varias generaciones.
Poblaciones Mendelianas
Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg
Considera como se relacionan las frecuencias alélicas y genotípicas en una población mendeliana bajo una serie de supuestos ideales
•Generaciones discretas y no solapantes
•Apareamiento aleatorio
•Tamaño de población infinito
•No mutación, no migración entre poblaciones
•No diferencias en eficacia biológica (selectivas) entre los
distintos genotipos
Poblaciones Mendelianas
Esperma
Huevos
AAp2
Aapq
Aapq
aaq2
Ap
aq
a q
A pFrecuencias
alélicas
Los supuestos implican una unión aleatoria de los alelos para formar genotipos
Poblaciones Mendelianas
Sorteo de alelos
Postulados de Hardy-Weinberg:
Si la población se parea al azar y existe equilibrio, entonces:
p²+2pq+q² = 1
p² = proporción de personas con los dos alelos dominantes.
q² = proporción de personas con dos alelos recesivos.
2pq=proporción de personas con uno de cada alelo.
Poblaciones Mendelianas
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0 0
,1 0
,2 0
,3 0
,4 0
,5 0
,6 0
,7 0
,8 0
,9 1
,0
p = f(A)
Fre
cuenc
ia
2pq (Aa)
p2 (AA)q2 (aa)
Gráfico de p2, 2pq y q2.
Poblaciones Mendelianas
Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg
Consecuencias de los supuestos:
•Reducción de la dimensionalidad de una población. Conociendo las
frecuencias alélicas podemos predecir las genotípicas
•Equilibrio alélico y genotípico.
•Las frecuencias alélicas no cambian de generación en generación
(equilibrio alélico)
•Las frecuencias genotípicas no cambian de generación en
generación (equilibrio genotípico). Después de una generación de
apareamiento aleatorio, se alcanzan las frecuencias genotípicas
de equilibrio
•Sistema conservativo, análogo al principio de inercia. Solución al
problema de cómo se conserva la variación genética
•Modelo nulo por excelencia: Aunque las desviaciones son difíciles
de detectar, cualquier desviación es una indicación de que algo pasa
en la población
Poblaciones Mendelianas
Es el cambio acumulativo en la composición genética de las poblaciones
Poblaciones Mendelianas
Evolución desde la perspectiva poblacional:
Población mendeliana:
Conjunto de individuos intercruzables que comparten un acervo genético común
Poblaciones Mendelianas
La problemática de la genética de poblaciones es la descripción y
explicación de la variación genética dentro y entre poblaciones
Theodosious Dobzhansky
•Variación genética o polimorfismo genético: existencia en una población de dos o más formas
alélicas en frecuencias apreciables
•Frecuencia génica o alélica (unidad básica de evolución):
f(A) proporción de un alelo dado en la población
Gen X, alelos A y a
A ap = f(A)q = f(a)
La Genética de Poblaciones es una Teoría de Fuerzas
p = f(A)
Deriva genética
Selección natural
Mutación
Migración
Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones
Poblaciones Mendelianas
Evolución: Teoria del uso y del desuso
El esquema representa la evolución de lasjirafas según Lamarck. Explica su postulado.
¿Qué diferencia existe con respecto a laexplicación que da Darwin para la mismasituación?
Variabilidad genética
Presión selectiva del medio
Competencia
Sobrevivencia del más apto
Adaptación
Evolución
Evolución: Selección Natural
Evolución. Cambio en frecuencias génicas
Especie: Acervo aislado de genes.
Individuo. Porción de genes del acervo génico de laespecie.
Individuo de fenotipo favorable contribuye con másgenes al nuevo acervo genético.
Mutación: fuente de nuevos genes.
Evolución: Teoría sintética de la evolución
Ernst Mayr
Theodosius Dobzhansky Julian Sorell Huxley
Mutaciones pueden fijarse o perderse azarosamente sin ser advertidas por la selección natural mediante deriva génica.
Evolución: Teoría Neutralista
Motoo Kimura
Evolución: Microevolución
Eoceno oligoceno Mioceno Plioceno Pleistoceno Reciente
Evolución: Registro fósil
Evolución: Anatomía comparada
Órganos homólogos
Evolución: Anatomia comparada
Órganos análogos
Se define como especie a un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden cruzarse con los miembros de otras poblaciones (o al menos no lo hacen habitualmente). La característica esencial de esta definición es el aislamiento reproductivo.
Evolución: Concepto de especie
Evolución: modelos de especiaciónEspeciación alopatrica Especiación simpatrica
Aislamiento geográfico
Divergencia genética
Aislamiento reproductivo
Tiempo
Evolución: patrones de evolución coevolución
La forma del pico de Iiwi (Versitaria coocinea) y la forma del corola de la lobelia.Ambas especies coevolucionaron en la isla de Hawaii
Patrones de evolución:Evolución Convergente
Evolución: Covergencia adaptativa
Una población se aísla del resto de la especie y, debido a presiones selectivasparticulares, comienza a seguir un curso evolutivo diferente. Ejemplo: Evolución de losdiferentes grupos de Cordados: Peces - Anfibios – Reptiles – Aves – Mamíferos.
Evolución: evolución divergente
Formación rápida demuchas especiesnuevas a partir de unúnico ancestro, lascuales son capacesde invadir nuevaszonas por poseer unanueva característica
clave.
Evolución: radiación adaptiva
Aunque la extinción tiene un efecto negativo a corto plazo sobre la diversidadbiológica, es posible que facilitara la evolución en un periodo de miles de años yaque deja zonas adaptativas completamente vacías, dando a otros organismos nuevasoportunidades de experimentar especiación y divergir para ocupar dichas zonas.
Evolución: extinción
En la fotografía se presenta unaespecie de polilla, Biston betularia,que presenta dos variedades:clara y oscura. Arriba se presentael hábitat normal, que es sobre lacorteza clara de los árboles. Abajose presenta sobre la cortezaoscura de árboles de zonascontaminadas. ¿Qué ventaja tienela forma oscura cuando seproduce el cambio de coloraciónde las cortezas?
¿Qué valor tiene la variabilidadgenética para este ejemplo?
Evolución: variabilidad
• Fisiológicas, metabólicas o bioquímicas
• De comportamiento
• Morfológicas:
a) Funcionales
b) Parecidos ventajosos:
• Camuflaje
• Mimetismo:
– Batesiano
– Mülleriano
– automimetismo.
Evolución: Tipos de adaptaciones
Adaptaciones fisiológicas
Evolución: Tipos de adaptaciones
Adaptaciones morfológicas funcionales
Evolución: Tipos de adaptaciones
Adaptaciones morfológicas: Parecidos Ventajosos: Camuflaje
Evolución: Tipos de adaptaciones
Arriba a la izquierda se presenta la serpiente coralillo (venenosa). A su derecha lainofensiva serpiente reina. Abajo a la izquierda está la mariposa monarca (de sabordesagradable) y a su derecha la mariposa virrey. Henry Walter Bates
Adaptaciones morfológicas: Parecidos Ventajosos: Mimetismo batesiano
Adaptaciones morfológicas: Parecidos Ventajosos: Mimetismo mülleriano
Mantidactylus asper
Mantis praying
Uroplatus phantasticus
Adaptaciones camuflaje
El sistema se autorregula solo
• En muchas ocasiones las especies
tienen que competir entre ellas para
ocupar un lugar en el ecosistema.
• Las diferentes especies han ido
adquiriendo, a lo largo de su evolución,
una serie de características que les
facilitan la competición.
• Por eso se distinguen dos grandes tipos
de estrategias de supervivencia: tipo r y
tipo K.
• Estas letras hacen referencia a la
importancia relativa que tengan los
parámetros K (densidad de saturación)
y r (tasa de incremento) en sus ciclos
de vida.
Los estrategas tipo r
Según los valores del potencial biótico haydos estrategias de reproducción:– r estrategas.• Poseen un potencial biótico muy elevado (alta TN)• Tienen muchas crías que reciben pocos cuidados.• Elevada TM.
• Han sido favorecidos por su capacidad
de reproducirse rápidamente
• De modo intermitente la población
experimenta periódos benignos de
rápido crecimiento demográfico, libres
de competencia (ya sea cuando el
ambiente fluctua hacia el periódo
favorable o cuando un lugar efímero
acaba de ser colonizado).
• Las tasas de mortalidad de los adultos y
de las formas juveniles son altamente
variables e impredecibles
• Con frecuencia son independientes de
la densidad de pobablación y del
tamaño y el estado del individuo en
cuestión
• El papel que cumplen en los
ecosistemas es colonizarlos en las
primeras etapas de su desarrollo
• Suelen ser organismos que producen
muchas unidades de dispersión (hasta
millones y miles de millones de esporas
o huevos).
• Pero no pueden tener éxito si la
competencia es fuerte, frente a
organismos con estrategia de la K.
• Los estrategas tipo r son:
1. de tamaño reducido
2. madurez precoz,
3. mayor asignación reproductiva
4. descendientes de menor tamaño (y
por lo tanto más numerosos).
Los estrategas tipo K
k estrategas.– Poseen una menor TN.– Tienen pocas crías que reciben cuidados.– La TM es menor.
• Son:
1. De mayor tamaño,
2. Reproducción retardada
3. Asignación reproductiva más baja
4. Descendientes de mayor tamaño (y
por tanto menor número)
5. Cuidados paternos
• Existe una intensa competencia entre los adultos y los resultados de esta competencia determinan en gran parte las tasas de supervivencia y fecundidad
• K suelen ser los animales y plantas grandes y longevos
• Su población se mantiene con altibajos,
pero cerca de la densidad máxima (K)
que puede tener, dadas esas
condiciones
Estrategas R y K
Valencia ecológica. Es el campo o intervalo de tolerancia de una especia respecto a un factor cualquiera del medio (luz, temperatura etc.) que actúa como factor limitante.
• El crecimiento de cada especie está supeditado a unos valores, máximo y mínimo, de cada uno de los factores del medio en el que se desarrolla, es decir, posee una valencia determinada
• Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia ecológica se consideran dos tipos de especies:– Eurioicas. Aquellas poco exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor. Tiene valencias ecológicas de gran amplitud.Suelen ser r estrategas, son generalistas.– Estenoicas. Son muy exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor, tienen límites de tolerancia estrechos.Suelen ser k estrategas, son más especialistas.
Nicho ecológico
¿Por qué o en respuesta a qué surge el concepto
de nicho?
Nicho ecológico
Nicho ecológico
El principio de Gause puede ser expresado también como: “dos especies que tienen el mismo nicho no pueden coexistir”.
Hutchinson sugirió expresar o describir el nicho de una especie de acuerdo a sus dimensiones (ej., tipo de recurso y sus características, condiciones óptimas de su hábitat).
Nicho fundamental y nicho realizado
El nicho fundamental se expresa dentro de los límites de tolerancia fisiológica de una especie.
El nicho realizado se expresa como la suma de los efectos ambientales más las interacciones bióticas.
Nicho ecológico
Un modelo del nichoNicho materializado (3D)
Nicho fundamental (3D)
Nicho fundamental y materializado (2D)
Representación del nicho ecológico fundamental y
materializado en tres y dos dimensiones.
Nicho ecológico
Modelado del nicho
Saber dónde está una especie es complicado y depende de las escalas los factores que definen la presencia o la ausencia de la especie
(¿en qué tiempo y espacio?)
Factores bióticos: las interacciones a escalas grandes se difuminan mucho
Factores abióticos: clima (T°, PP), etc.
¿cuáles son las intensidades de las interacciones bióticas
a diferentes escalas?
Dos enfoques de aproximación al nicho:
a) Mecanístico
b) Estadístico
Nicho ecológico
Tres especies de garzas comparten un mismo hábitat, pero tienen distinto nicho ecológico. Anidan en distinto sitio, se alimentan de presas diferentes, su actividad no es la misma…..
1
2
3
Nicho ecológico
Nicho ecológico
Una sola especie puede ocupar diferentes nichos en distintas regiones, en funciónde factores como el alimento disponible y el número de competidores. Algunosorganismos, por ejemplo, los animales con distintas fases en su ciclo vital, ocupansucesivamente nichos diferentes.
Un renacuajo es un consumidor primario, que se alimenta de plantas, pero la ranaadulta es un consumidor secundario y digiere insectos y otros animales.
En contraste, tortugas jóvenes de río son consumidores secundarios, comencaracoles, gusanos e insectos, mientras que las tortugas adultas son consumidoresprimarios y se alimentan de plantas verdes como apio acuático.
Mismo hábitat, distintonicho
ecológico,
Nicho ecológico
Mismo nicho ecológico, distinto hábitat
Mismo hábitat, distintonicho ecológico,
Nicho ecológico
Nicho ecológico
Interacción específica en las comunidades:
COMPETENCIADEPREDACION
SIMBIOSIS
RELACIONES INTRAESPECÍFICAS: son las que se dan entre individuos de la misma especie. A su vez, son de dos tipos:
Cooperación: Los individuos colaboran entre sí para sobrevivir. Se da, sobre todo en grupos familiares.
Cuidado colectivo de crías entre los leones
Reparto de labores entre las hormigas
Colaboración macho-hembra para la cría
• Competencia: cuando un mismo recurso (no necesariamente nutritivo) es utilizado por dos individuos
– Intraespecífica: Larus argentatus en el patio del Insti
– Interespecífica: Larus argentatus y Corvus corax en los basureros
– Intraespecífica: Lucha por el territorio en machos de reptiles (lagartijas) o aves
• Cooperación
– Normalmente intraespecífica
– En labores reproductivas
– En defensa ante depredadores
– En búsqueda de alimento
– Insectos “sociales”: hormigas, abejas
Relaciones interespecíficas
Competencia La competencia es la interacción entre individuos de la misma especie
(competencia intraespecífica) o de especies diferentes (competencia
interespecífica) que utilizan el mismo recurso; éste suele estar en
cantidad limitada
Durante muchos años, la competencia ha sido
invocada como una fuerza primordial en la determinación de la composición y estructura de las comunidades
Competencia intraespecífica
Competencia interespecífica
Competencia: Los individuos luchan entre sí por:
- El espacio - La comida - La pareja
Competencia: Puede darse por el espacio y por la comida.
Principio de exclusión competitiva
“si dos especies se encuentran en competencia directa por el mismo recurso limitado -en
este caso alimento- una elimina a la otra”.
Competencia interespecífica por el alimento. Se trata de un modelo de dos depredadores compitiendo por una misma presa. Con el tiempo una de las dos desaparece.
ComunidadesEl principio de exclusión competitiva de Gause nos llevaría a pensar que sólo podrían
hallarse especies disímiles coexistiendo en las comunidades naturales. Pero, en realidad, es frecuente encontrar especies ecológicamente similares que viven juntas en la misma comunidad.
Competencia en una comunidad natural
Las larvas de ambas especies se establecen en
una amplia área pero los adultos viven en áreas restringidas.
Los límites superiores del área de Semibalanus están determinados por factores físicos tales como la desecación. Los percebes Chthamalus,
sin embargo, no viven en el área de Semibalanus, no por razones físicas sino por causas competitivas.
El Semibalanus crece más rápido y dondequiera que se encuentre con Chthamalus dentro de su propia área, lo
despega de las rocas, o crece por encima de él.
Depredación: El individuo de un especie sale ganando, mientras que el otro muere.
A. Modelo depredador-presa
Es estabilizador, se basa en un bucle de realimentación negativo
A. Modelo depredador-presa
• Lockta y Volterra.• El comportamiento de estas dos poblaciones se puede explicar bien mediante la teoría de sistemas:– Primero ambas poblaciones crecen sin ningún factor limitante.– Si se fijan los encuentros como variable que relaciona ambas poblaciones se ve que los encuentros controlan ambas poblaciones. El tamaño de la población del depredador controla al de la presa y viceversa
A. Modelo depredador-presa
Simbiosis
La simbiosis es una asociación íntima y a largo plazo entre organismos
de dos especies diferentes.
Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar como resultado
cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen, como
en el caso de los líquenes, una de las simbiosis más antiguas y
ecológicamente más exitosas.
Se considera generalmente que existen tres tipos de relaciones
simbióticas: el parasitismo, el mutualismo y el comensalismo.
Simbiosis
RELACION simbionte hospedador
comensalismo
mutualismo
parasitismo
B. Parasitismo (P/H)
Es una relación binaria en la que un individuo, el parásito, resulta beneficiado y el otro, el hospedante, es perjudicado.• Tipos:– Endoparasitismo (duela del hígado)– Ectoparasitismo (pulga, chinche, piojo etc)
3.2.2.- RELACIONES INTERESPECÍFICAS: son las que se dan entre individuos de distinta especie. A su vez, son de seis tipos:
Parasitismo: El individuo de un especie sale ganando, mientras que el otro sale perdiendo, pero no llega a matarlo
Es un modelo similar al de D/P siempre que el parásito y el hospedante hayan pasado juntos el tiempo suficiente para su coevolución. Esto se traduce en que al parásito no le interesa matar a su hospedador.• La diferencia en el modelo es que los encuentros no afectan a la mortalidad del hospedante. Sin embargo el parásito no puede vivir de forma independiente.
B. Parasitismo (P/H)
Mutualismo: Los individuos de las dos especies salen ganando.
Comensalismo: Los individuos de una de las especies salen ganando y los de la otra ni ganan ni pierden.