Clase 4 de Abril

Report
Ecología de Comunidades
Submareales
Curso Ecología Litoral
Alejandro Pérez Matus
Abril 5 de 2012
Estructura
 Clase expositivas
 Debates temáticos
 Exposición de otros investigadores (19 de Abril)
 Practica, principalmente uso de Excel e
interpretación
Evaluación:
 Participación
 Tutoriales
 Examen de esta sección
Que es la ecología (cronología de definiciones)
Ernst Haeckel 1866 (visualizo la economía orgánica mundial en la cual
todas las especies cumplen un rol). La ciencia de la totalidad de
interacciones entre el organismo y su ambiente orgánico . “la ontogenia
resume a la filogenia”
2.
Charles Elton 1927. Historia Natural Científica
3.
Eugene Odum 1963. Estructura en función de la naturaleza
4.
Charles. J. Krebs 1972. El estudio científico de las interacciones que
determinan la distribución y abundancia de los organismos.
5.
McNaughton & Wolfe 1979. El estudio científico de las relaciones entre
los organismos y el medio ambiente.
6.
Pianka 1988. el estudio de las relaciones entre organismos y la totalidad
de los factores físicos y biológicos que los afectan e influencian.
Ecología es…el estudio científico de los procesos y mecanismos
que influencian la abundancia y distribución en el tiempo y el
espacio de entidades vivas o sus asociaciones (desde el nivel genes
a la biósfera) y su interacción por medio del flujo e intercambio de energía,
materia e información.
1.
Clases
 Clase 1. Variables y factores físicos y biológicos en ambientes
submareales rocosos.
 Clase 2. Variables físicas y biológicas, cambio climático en
ambientes dominados por especies estructurados de hábitat
(macroalgas pardas y corales)
 Clase 3. Segregación de nicho ecológico, conducta de especies
marinas para enfrentar el medio subacuático: caso de estudios
en zona intermareal y submareal. Charlas de investigadores
de mi laboratorio Dr. Sergio Carrasco y Fabián Ramírez
(UAB).
 Clase 4.Sucesión ecológica, estrategias reproductivas,
conexión individuo/población/comunidad.
Las hipótesis son potenciales explicaciones que dan cuenta de
nuestras observaciones del mundo externo.
Carl Popper
Describen las relaciones de “causas y efectos” entre mecanismos
propuestos o procesos (la causa) y nuestras observaciones (el efecto)
Observación
Inicial
Predicción
Experimentación (mensurativo, manipulativo)
Sugerente
Generar
Observación
nueva
Hipótesis
No, entonces modificar
Predicciones
(de acuerdo)
Confirmar
Observación
Inicial
5
Intermareal vs Submareal
 Ecología: intermareal rocoso
Pelágico (zona afótica)
Zona Mesopelágica: mas alta de la zona
afótica (trópico hasta 700 a 1000 m)
Zona Batipelágica: entre los 10º a 4ºC
entre los 700 a 1000 hasta los 2, 4000 m.
abisal pelágico: limite inferior, cerca de los
6000 m
zonas de las fosas abisales es la zona
hadalpelagica. Zona de profundas fosas
(6000 a 10000 m), la mayor área.
Bentónica (fótica) zona sublitoral
abundancia de organismos, diversas
comunidades (incluidos corales, kelp,
pasto marino)
Existen dos zonas de transición:
- Entre ambientes terrestres y marinos
(intermareal o zona litoral)
- Entre ambientes lacustres y marinos,
agua salda y dulce se
encuentran y
mezclan los estuarios
9
Zonas de Transición
 Ambientes terrestres y marinos
 Ambientes lacustres y marinos
 Zona Intermareal y Submareal
Menos acceso
Patrones recurrentes
Estructuran Comunidades
Regulación de las comunidades
Gradientes predecibles
Factores ambientales y bióticos
Ecología Submareal: patrones
1. Procesos a escala local:
 Gradientes ambientales: temperatura, disturbios
físicos, dinámica de parches, flujo, sedimentación y
luz.
 Gradientes Bióticos: presión de consumidores,
competencia, reclutamiento, cascadas tróficas,
2. Procesos a mesoescala:
 Conectividad, enfermedades, productividad y
termoclina.
Submareal Rocoso
Invertebrados sésiles
Macroalgas foliosas
Macroalgas pardas
Invertebrados sésiles
Submareal rocoso
 Infra-litoral: zona somera (baja profundidad),
hasta limite de fotosíntesis dominado por
macroalgas
 Circa-litoral: zona de mayor profundidad
dominado por invertebrado sésiles.
 Sublitoral
Infralitoral
Influenciado por la pendiente, el fondo y la naturaleza
del sustrato
Pendiente: tipo de sustrato (fundamental, determina
estructura de comunidades locales) Algas o
Invertebrados
Superficies horizontales vs verticales
Circalitoral
Superficies horizontales
Dominadas por macroalgas , mayor sedimentación.
Superficies verticales están
mas protegidas de disturbios
físicos y biológicos
Angulo del sustrato depende de:
Interacción entre herbivoría +
depredación
Competencia
Reclutamiento
Disturbios
Flujo(corrientes)
Sedimentación
“aparición de zonas profundas”
Especies de invertebrados que emergen en abundancia
en zonas profundas
Diferencias entre
comunidades de
invertebrados disminuyen
con la profundidad
Aumento de hasta 4 veces
Profundidades > 30 m
Depredación
Reclutamiento
Flujo + Sedimentación + Competencia por espacio
Ecotonos
Zona templadas: conspicuo entre infralitoral –
circalitoral
Macroalgas pardas y kelps
Son abundantes entre los 10-25 m
Zonas tropicales: ausencia de kelps
Macroalgas pardas
Sub dosel:
principalmente
dominado por algas
rojas y verdes
5 – 20 m
No hay dosel:
Cobertura primaria
dominada por algas
crustosas coralinas
Reducen la abundancia de invertebrados sésiles mayores (interferencia)
Distribuciones disjuntas
Especies ingenieras
 Especies erectas generan hábitat verticales :
modifican la estructura y agregan especies
 Alteran patrones de circulación: influencian
alimento, refugio a predadores, larvas
Zonación
 Variación importante de especies generadoras de
hábitat: mitilidos, kelps, ascideas, gorgonaceas
 Gradientes verticales como la elevación
 Modifican procesos a escala local y gradientes
Gradientes ambientales
Temperatura
Variabilidad en la temperatura ocurre por:
a) Calentamiento solar en la superficie del océano
b) Grado de mezcla vertical de aguas frías y profundas
Fuerza de este cambio: Vientos, mareas, estratificación
Termoclina disminuye con la profundidad y su fluctuación
determina la magnitud en la zona litoral por ende estrés
termal
Mezcla de aguas
turbulentas,
previenen que
aguas someras se
calienten.
Disminuye estrés
termal.
Excepto
fenómenos de el
Niño
Estrés termal incrementa entre los 3-12 m (zonas abiertas disminuye el
estrés)
Bajo la termoclina, estrés termal se reduce
Regímenes de Ondas internas (fluctuación de la Temperatura) 2835 m son bajas pero aumentan con las zonas de surgencias
Efectos de la temperatura
 Temperatura es isoterma en zonas medias
 Organismos bentónicos que viven en el trópico.
Zonas de surgencias
 Relación inversa entre la distribución de corales
blandos y zonas de surgencia
 Mortalidades importantes cerca de zonas de
surgencia
 Invertebrados son impactados negativamente por
anomalías termales
Termoclinas: importante en algas bentónicas y fitoplancton
Nutrientes y fitoplancton
Macroalgas pardas dependen de nutrientes (Nitrógeno)
Nutrientes: control biogeográfico de los kelps
Nutrientes quedan “atrapados”
en la termoclina
Surgencias predecibles: Impactos biológicos son mas dominantes
Disturbios físicos: variación
Importantes en baja marea
Sobretodo en el intermareal rocoso
Disminuye con la profundidad
Comunidades marinas en zonas profundas son mas estables
(consistencia numérica)
Comunidades someras son mas afectadas
Dinámica de parches
 Trayectoria de colonización
 Recuperación frente a disturbios
Dos tipos de disturbios que afectan la recolonización
y recuperación
Tipo I: Mortalidad de residentes: liberan un parche
circunscrito por sobrevivientes del mismo ensamble
Tipo II: Aislado del mismo ensamble
Recuperación de comunidades
I. Crecimiento (reproducción asexual)
Especies que son rápidas en crecer
Larvas de vida corta distancias cercanas
Larvas de vida larga distancias amplias
Inmigración de adultos
II. Especies oportunistas
Dispersión de especies. Sucesión es estocástica
(depende de dispersión de distancias mayores)
Variable
Disturbios a gran escala
El Niño: disminuye nutrientes
Mortalidad masiva de Macroalgas pardas
Perdida de peces y “outbreaks” de anfípodos y otros pastoreadores
Parches interrumpidos
Recuperación
Recuperación
Disturbios episódicos
 “bottom up” forzado por los nutrientes
Fluctuación del mutualismo
Kelps
Mitilidos
Incrustantes
Flujo
Movimientos
Desalojo de especies sésiles
Mitilidos, otras especies.
Disminuye con la profundidad
Velocidad del agua 30 veces entre
5 – 60 m (marejadas fuertes) y 25
marejadas débiles
Topografía del fondo la velocidad del
Flujo
Montes submarinos
Fiordos
Dominados por suspensivoros
“camino larval” vs “camino de alimento”
Alimento
Predice el tipo de suspensívoros
pasivos o activos
Larval
Predice abundancia y reclutamiento (organizado por
reclutamiento sucesivo)
Flujo puede ser reducido hasta un 54%
Sedimentación
 Inversamente relacionado con el flujo
 Mayor sedimentación menor suspensívoros
 Poblaciones costeras y relaves
 Altera la diversidad y distribución de algas
Luz
Define los limites inferiores de las macroalgas (algas
rojas pueden permanecer en bajas intensidades de luz)
Ausencia de luz por el subdosel
Epifauna seria la que domine estos
ambientes
Gradientes Bióticos
Tres predicciones
1. La depredación es menor en ambientes
2. Factores bióticos determinan la zona baja (inferior)
3. Factores físicos controlan la distribución superiores
Presión de consumidores
a) Aves y peces b) crustáceos decápodos y c) equinodermos
Dependen de: a) supervivencia y b) habilidad y conducta de
forrajeo
Presión de consumidores es menor en zonas someras
Corrientes impiden la habilidad de control
Efectos indirectos y no lineales en la depredación
 Interacciones bióticas como el consumo de presas
por múltiples depredadores (MPE)
 MPE puede ser mayor o menor de la esperada de la
independencia de cada consumidor
 Reducción es la mas frecuente en MPE (PIG e
Interferencia entre consumidores)
 Aumento ocurre cuando un depredador ejerce una
respuesta conductual sobre su presa incrementando
la vulnerabilidad al otro depredador.
Depredación múltiple
 Riesgo de Aumento: Depredadores ponen dos
demandas en conflicto sobre la presa (espacial,
temporal, conducta). Esto ocurre cuando
depredadores forrajean sobre microhabitats.
Defensas de la presa actúan de manera eficiente
sobre un consumidor .
Vance-Chalcraft & Soluk 2005 Oecologia 146:452-460
Riesgo de Reducción:
Ocurre cuando depredadores
inducen una defensa
generalizada sobre la presa
que reduce la probabilidad de
captura a cualquier
depredador
Ocurre cuando depredadores interfieren
reduciendo el éxito de forrajeo de los
depredadores
Siddon & Witman 2004. Ecology
Depredación intragremio
 Depredación intra-gremio: Ocurre cuando depredadores




interfieren en una interacción trófica directa entre ellos.
Un depredador se alimenta de aquel que compite por el
mismo recurso limitante
Depredador intra-gremio y presa intra-gremio: prevalece
sobre todas las MPE
Depredación intra-gremio: predice efectos cascada
donde la presa se beneficia del consumo entre
depredador IG y presa IG.
Efectos de P. IG depende de la estructura del hábitat
Competencia
Espacio es la principal limitante
Diversos mecanismos:
a) alelopatía (bioquímicos que estimulan el crecimiento)
b) Crecimiento rápido
c) Superposición
d) Agresión
e) Estipes y latigazos
Competencia algal-animal disminuye con la profundidad
Macroalgas pardas
Aumento de alimento (+)
Interacción competitiva (-)
Incremento de la sedimentación (-)
Regímenes de alto flujo, las macroalgas pardas influencian
negativamente por
a) Latigazos b) desalojo (algas a la deriva ). Positivamente por detritus
(MOP)
Regímenes de bajo flujo solo algunos efectos negativos por velocidad de
flujo
Diferentes tipos de regímenes en un gradiente?
Competencia
 Competencia: Ocurre cuando organismos inhiben el
acceso a recursos de baja disponibilidad
a) Explotativa: Ocurre cuando competidor consume
recursos limitantes
b) Interferencia: Interacción directa, toma en cuenta una
agresión
 Comunidades partición la utilización recursos
 Clave para entender la coexistencia
 Múltiples recursos (ejes de nicho). Diferentes tipos de
datos “problemas de incorporar diferentes ejes para la
misma medida”
 Unificación para entender sobreposición sobre múltiples
ejes
Reclutamiento
Modelo: influencian la comunidad de adultos (“supply side
theory”)
Existen zonas y agregaciones que reciben propágalos en
grandes cantidades generando una “sabana” de reclutamiento
Sabana: No ocurre en zonas profundas (depredación)
Diferencias en la historia de vida, dispersión en zonas
someras vs profundas.
Procesos a meso escala
- Reto de entender procesos espaciales y temporales
- Dispersión es esencial integra la organización
ecológica y depende del individuo: a) modos de
alimentación, b) conducta reproductiva, c) Biología
poblacional , d) organización comunitaria
- Escala: procesos dispersivos limitan entre
generaciones, biogeografía y evolución
- Conectividad: plantas e invertebrados conectados
por propágalos y larvas
Mesoescala
Enfermedades y dispersión
Patógenos y corrientes
Productividad: Cambios en la biomasa y el
fitoplancton en la superficie del océano
Acoplamiento bento - pelágico
Zonas adyacentes a surgencia (“bottom up”)
recursos dependientes.
Termoclina: limite de la distribución de las especies.

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