T11- Competencia (2016)

Resumen Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Ciencias Ambientales - 2º curso
Asignatura Ecología
Año del apunte 2016
Páginas 10
Fecha de subida 17/04/2016
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TEMA 11 Competencia.
1. Competencia por los recursos.
Hubo una época en la que en la Ecología todo se regía por la competencia, ya que se creía que era la principal responsable de los distintos conjuntos de especies y poblaciones. Los primeros estudios hablaban de la importancia que tiene la competencia en las poblaciones para explicar lo que encontramos en la naturaleza.
Es complicado demostrar la competencia en sí, porque implica observar que sobre una situación determinada, cuando compiten distintas especies, se produce una mengua en las capacidades de ambas. Esto es difícil de demostrar porque normalmente hay otros muchos factores afectando a esa interacción.
A los diferentes tipos de interacciones entre dos poblaciones se les da distintos nombres: 1) Competencia.
2) Depredación o explotación.
3) Mutualismo.
 Tipos de competencia: - Competencia por interferencia  Interacción física entre individuos.
Uno aparta o interacciona con el otro.
Ejemplo: lucha por un cadáver.
- Competencia por explotación de recursos  No hay contacto físico entre los individuos.
Un individuo explota con más eficiencia los recursos que el otro.
Ejemplo: unos herbívoros son capaces de comer hierba más corta, los que no sean capaces cuando la hierba sea corta no podrán comer.
- Competencia intraespecífica  Entre miembros de la propia especie.
- Competencia interespecífica  Entre individuos de dos especies = reduce la eficacia de ambos.
La competencia entre dos especies se suma a la ya existente entre individuos de la misma especie.
Si hay recursos de sobra, no hay mengua en ninguna de las dos poblaciones, por tanto para que haya competencia también tiene que haber limitación de algún recurso.
Ejemplo: Competencia intraespecífica entre plantas herbáceas.
Se ha encontrado que las tasas de crecimiento y el peso aumentan si se dan en densidades poblacionales bajas, la competencia por los recursos es mayor a elevadas densidades de población.
Cuando plantamos plantas uniformemente en un campo lo hacemos de forma que no se hagan sombra unas a otras, tengan acceso igual al agua y nutrientes… es decir, para que no tengan competencia.
Pero la distribución en agregados significa que los recursos no están distribuidos uniformemente, sino en parches, por tanto las plantas competirán por los recursos  Normalmente lleva a la mortalidad entre plantas competidoras.
Auto-aclarado (regla de Yoda)  Aquellas plantas que van a perder en la competencia, van a quedar relegadas o morirán, y otras crecerán más.
Este auto-aclarado sigue un patrón numérico, lo que se conoce como la regla de Yoda.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 1 Cuando la densidad es baja, la biomasa por planta es elevada.
Cuando la densidad es grande, la biomasa por planta es pequeña.
La regla de auto-aclarado predice que las plantas disminuyen su densidad de población cuando la biomasa total de la población aumenta.
Las poblaciones A, B, C y D, todas convergen en un estado de baja densidad y alta biomasa total.
La línea suele ser característica para cada tipo de especie (-2/3), aunque en distintas especies se pueden obtener patrones similares.
Experimento de auto-aclarado con M. sativa.
A medida que las plantaciones de alfalfa crecieron (Medicago sativa), la mortalidad fue disminuyendo cuando las plantas que sobrevivían llegaban a un tamaño más grande.
Al final del experimento, la población de M.sativa consistía en plantas más grandes con menor densidad.
Ejemplo: Competencia intraespecífica entre hemípteros.
Denno y Roderick atribuyeron el predominio de la competencia entre los Homópteros (Hemípteros chupadores de savia) a su costumbre de agregarse, su rápido crecimiento y a la naturaleza móvil de su alimento.
Demostraron competencia intraespecífica en el Homóptero Prokelesisia marginata, que se alimenta de Spartina alterniflora, debido probablemente a limitación de recursos.
El experimento consistió en poner jaulas con distinta densidad de los homópteros, lo que podría de manifiesto la competencia sería que conforme aumentara la densidad, bajarían algunos parámetros que garantizan la supervivencia de la especie (tiempo de desarrollo, tamaño corporal…).
Cuando la densidad es más alta, menor es la supervivencia, tardan más en llegar a ser adultos (les cuesta más llegar a la época reproductora), y el tamaño corporal es menor. Todo esto es debido a la competencia intraespecífica.
Debido a que hay un recurso limitante (las plantas), cuantos más individuos hay, tocan a menos recurso por cada individuo, lo que provoca que se perjudiquen entre ellos.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 2 Ejemplo: Competencia por interferencias entre isópodos.
Se observó que si se ponían por ejemplo 50 isópodos juntos, la supervivencia era mayor que cuando había 100 isópodos juntos.
Había un problema de interferencia, porque se observó canibalismo entre los isópodos, y el canibalismo es una interferencia.
2. Nichos.
Nicho  Resume los factores ambientales que influyen en el crecimiento, supervivencia y reproducción de una especie. Conjunto de factores ambientales en los que una especie se encuentra distribuida.
 Principio de exclusión competitiva (Gause 1934): Dos especies con nichos idénticos no pueden coexistir indefinidamente.
Una será mejor competidora y así tendrá mayor aptitud y finalmente excluirá a la otra.
Esa pequeña diferencia biológica entre las dos especies, a lo largo de muchos años, puede dar lugar a grandes cambios.
Este principio fue una de las razones por las que se le dio tanta importancia a la competencia.
Gause trabajó con paramecios, protozoos del grupo ciliados, que tienen el cuerpo recubierto de zinc.
Cultivó dos especies de paramecios, y observó la típica curva de crecimiento asintótico (primero crece muy rápido y luego se estabiliza hasta la capacidad de carga).
La capacidad de carga nos indica, con los recursos que hay en el tubo de ensayo, cuál es la cantidad de individuos que puede sobrevivir y de qué especie.
Pero cuando se ponen un cultivo junto, vemos que la especie P.aurelia crece más rápido y P.caudatum deja de crecer, y finalmente es excluida.
Observó que siempre pasaba lo mismo en esas condiciones, y a partir de esto enunció el principio de exclusión competitiva.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 3  Nicho según Hutchinson: Hutchinson definió el nicho como un hipervolumen n-dimensional donde n sería el número de factores ambientales relevantes para la supervivencia y reproducción de la especie.
Un hipervolumen es un espacio hiperdimensional, donde tenemos un conjunto de variables que establecen un espacio, matemáticamente.
Cada una de esas dimensiones sería uno de los factores ambientales relevantes para la supervivencia de la especie.
Dos tipos de nicho: - Nicho fundamental  Si un organismo está solo, su nicho puede ser más ancho.
Cuando no hay competencia o no hay depredador, está solo, y puede consumir todo tipo de recursos.
- Nicho efectivo  Cuando se interactúa con otros organismos en ese ambiente.
Por ejemplo, si hay más pájaros que sean más eficientes comiendo cierto tipo de semillas, otros se centrarán en comer otras, haciendo que ese nicho sea más pequeño.
Ejemplo: Nichos alimenticios de los pinzones de las islas galápagos.
Grant encontró que las diferencias en el tamaño del pico entre pinzones terrestres se traducían en diferencias en sus dietas.
El tamaño de las semillas comidas puede ser estimado midiendo la profundidad del pico  Individuos con picos más profundos comían semillas más duras.
Tras la sequía de 1977, las semillas que quedaron eran muy duras, y la mortalidad fue mayor en individuos de pico menor de una población.
Los que tienen pico más grande y fuerte consumen semillas más duras, y los que tienen el pico más pequeño y frágil consumen semillas más blandas.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 4 3. Modelos matemáticos y experimentales.
Los modelos proporcionan una base teórica para el estudio de las interacciones en la naturaleza.
Metz resume las características de los modelos: - Son abstracciones y simplificaciones no copias de la naturaleza.
- Son artificiales, con una parte empírica y otra deductiva.
- Sirven para proporcionar nuevas ideas sobre los fenómenos naturales.
 Modelo de Lotka-Volterra para la competencia: Ecuación logística: Al haber competencia intraespecífica, el crecimiento es más lento y la población se estabiliza.
Modelo: Cuando r=0, la ecuación será 0.
N  Número de individuos.
r  Tasa intrínseca de crecimiento.
K  Capacidad de carga de las dos especies competidoras (pendiente de la recta de la ecuación).
𝐶12  Coeficiente de competencia de la especie 2 con la 1.
𝐶12 · 𝑁2 · 𝑁1  Efecto de la competencia entre 1 y 2 sobre el crecimiento de la especie 1.
𝐶21  Coeficiente de competencia de la especie 1 con la 2.
𝐶21 · 𝑁2 · 𝑁1  Efecto de la competencia entre 1 y 2 sobre el crecimiento de la especie 2.
𝛼12  Coeficiente de competencia de la especie 2 con la 1 (se asume como constante).
𝛼21  Coeficiente de competencia de la especie 1 con la 2 (en algunos libros se encuentra como β).
Si el coeficiente de competencia es menor, significa que la competencia intraespecífica es mayor.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 5 Soluciones al modelo: Especie 1  Eje x = Los cambios de esta especie van en horizontal.
Especie 2  Eje y = Los cambios de esta especie van en vertical.
Gráfica A  Todo el sector verde tenderá a aumentar, y toda la otra parte tendrá a disminuir. Cuando lleguen a la recta las dos poblaciones estarán en equilibrio.
Gráfica C  La especie verde crecerá consumiendo los recursos hasta su punto de equilibrio, excluyendo a la especie amarilla.
Gráfica E  Cuando se cruzan las rectas significa que con ese cierto número de individuos la población se mantiene constante. Cuando nos movemos por la recta hacia abajo la especie verde llegará al punto de equilibrio desplazando a la especie amarilla. Si vamos al revés hacia arriba, es la especie amarilla la que desplaza a la verde.
Por eso se llama equilibrio inestable, porque dependiendo de cómo sea el cambio en ese equilibrio se extingue una especie u otra.
El equilibrio estable significa que si cambiamos el número de individuos de alguna de las poblaciones, se podrá volverá encontrar el equilibrio.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 6 En general el modelo Lotka-Volterra predice la coexistencia de dos especies cuando para ambas la competencia interespecífica es más débil que la intraespecífica.
Predice que el crecimiento poblacional parará cuando: Isoclinas de crecimiento cero: 1) Por encima  Aumento poblacional.
2) Por debajo  Descenso poblacional.
La coexistencia de dos especies sólo es posible si ambas isóclinas se cruzan.
Las flechas muestran las trayectorias de cambio de la población en las poblaciones de las especies 1 y 2.
Ejemplo: Experimentos con escarabajos de la harina (Tribolium).
Park estudió la competencia interespecífica entre T.confusum y T.castaneum bajo distintas condiciones ambientales.
El crecimiento conjunto de dos especies sugirió que la competencia interespecífica restringe los nichos reales de ambas especies a unas pocas condiciones ambientales.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 7 4. Competencia y nicho.
La competencia puede restringir las especies a sus nichos reales.
Pero si la interacción competitiva es suficientemente fuerte y duradera, puede producir una respuesta evolutiva en la población competidora = Cambios en el nicho fundamental.
Ejemplo: Nicho de Galium spp.
Tansley sugirió que la competencia interespecífica restringe el nicho real en especies del género Galium spp.
a un rango más estrecho de tipos de suelo.
Ejemplo: Solapamiento de nicho y competencia entre cirrípedos (percebes y bellotas de mar).
Connell descubrió competencia interespecífica en cirrípedos.
Balanus juega un papel determinado el límite inferior de Chthamalus en la zona intermareal.
La desecación evita que Chthamalus habite los niveles más altos.
La competencia con Balanus excluye a Chthamalus del medio de la zona intermareal.
Chthamalus es muy vulnerable a la depredación en la zona intermareal baja.
Ejemplo: Competencia y nicho en pequeños roedores.
Brown estudió la competencia entre roedores en el desierto de Chihuahua.
Predijo que si la competencia entre roedores es sobre todo por el alimento, las poblaciones de pequeños roedores granívoros aumentarían si se eliminan los grandes. Roedores insectívoros estarían poco afectados.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 8 5. Desplazamiento de caracteres.
Como el grado de competencia se asume que depende del grado de solapamiento de nicho, la competencia interespecífica se ha predicho que conduce a una selección direccional para reducir el solapamiento de nicho.
Ejemplo: Distribuciones de G.fotis y G.fuliginosa en un archipiélago de islas.
Daphne Major: Distribuciones pico para G.fortis.
En comparación con la población en Daphne Major, los picos de G.fortis son significativamente más grandes en la isla de Santa Cruz, donde la especie es simpátrica con G.fuliginosa.
Santa Cruz: Distribuciones pico para el tamaño de las poblaciones simpátricas de G.fortis y G.fuliginosa.
Los Hermanos: Del mismo modo, en comparación con la población de Los Hermanos, los picos de G.fuliginosa son significativamente más pequeños en santa Cruz, donde es simpátrica con G.fortis.
Distribución pico de los tamaños de G.fuliginosa.
Ejemplo: Desplazamiento de caracteres en especies de caracolas en Dinamarca.
Longitud media (más desviaciones estándar) de Hydrobia ulvae (círculo vacío) y H.ventosa (círculo lleno).
Cuando viven solas(i) sus tamaños son similares, pero cuando viven juntas(ii) sus tamaños son diferentes.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 9  Criterios necesarios según Taper y Case: - Diferencias morfológicas entre especies simpátricas son estadísticamente mayores que las que se dan entre poblaciones alopátricas.
Diferencias entre poblaciones simpátricas y alopátricas tienen base genética.
Diferencias entre poblaciones simpátricas y alopátricas evolucionaron en el sitio y no derivaron de distintos grupos fundadores que ya diferían en ese carácter.
La variación en ese carácter debe tener un efecto sobre el uso de los recursos.
Se debe demostrar la competencia por el recurso y ésta debe estar directamente relacionada con la similitud del carácter.
Las diferencias en el carácter no pueden ser explicadas por diferencias en la disponibilidad de recursos.
Poblaciones simpátricas  Poblaciones que viven en la misma área geográfica o áreas que se solapan y son capaces de encontrarse en ellas.
Poblaciones parapátricas  Poblaciones que tienen áreas de distribución adyacentes pero que no se superponen.
Poblaciones alopátricas  Poblaciones que viven en áreas geográficas separadas.
Irene Lizarán / Unybook: ilizaran Página 10 ...

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