3 Bonada Rasgos BiolóGicos

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  • Cada especie está caracterizada por un conjunta de rasgos biológicos. Algunas especies comparten algunos rasgos, pero normalmente se diferencias en otros…. Ello permita la existencia de una enorme biodiversidad El estudio de los rasgos mezcla aspectos de fisiología, comportamento, morfología y los lleva al campo de la ecología y de la evolución.
  • Cada especie está caracterizada por un conjunta de rasgos biológicos. Algunas especies comparten algunos rasgos, pero normalmente se diferencias en otros…. Ello permita la existencia de una enorme biodiversidad El estudio de los rasgos mezcla aspectos de fisiología, comportamento, morfología y los lleva al campo de la ecología y de la evolución.
  • Especies redundantes
  • Ello supone implicaciones en la conservación de la biodiversidad: como cambi a el funcionamiento del sistema al perder especies.
  • H1: Diferencies entre espècies pel que fa als trets reflecteixen diferents línees evolutives i no adaptacions a particulars ambients. H0: Les carácterístiques de l’ambient permeten predir el tipus de trets biològics.
  • H1: Diferencies entre espècies pel que fa als trets reflecteixen diferents línees evolutives i no adaptacions a particulars ambients. H0: Les carácterístiques de l’ambient permeten predir el tipus de trets biològics.
  • H1: Diferencies entre espècies pel que fa als trets reflecteixen diferents línees evolutives i no adaptacions a particulars ambients. H0: Les carácterístiques de l’ambient permeten predir el tipus de trets biològics.
  • H1: Diferencies entre espècies pel que fa als trets reflecteixen diferents línees evolutives i no adaptacions a particulars ambients. H0: Les carácterístiques de l’ambient permeten predir el tipus de trets biològics.
  • ...por lo tanto, especies cercanas, presentan nichos funcionales similares
  • No todos los Plecoptera son depredadores… De manera ideal, per fer prediccions les hauríem de fer sobre trets que no depenen de l’evolució del grup…. O extreure l’efecte filogenètic dels results… això és especilament important en estudis on s’usen molts traits (el funcional niche) perquè no tots els traits son independents…. Hi ha correlació entre ells i amb la filogènia.
  • És a dir, hi ha traits més “làbils” (més variables, no constrenyits filogenèticament, com la depredació) que altres (menys labils, com el tenir o no brànquies) En general però, podem suposar que les espècies que estan emparentades tenen uns nínxols funcionals similars, i pertant tenen trets similars….
  • Si hay una selección de los organismos de tal manera que sólo son seleccionados aquellos organismos que presentan rasgos acordes con el ambiente.... Organismos de un mismo punto de muestreo deberán tener rasgos similares...
  • Phylogenetic structure can provide insight into what ecological mechanisms determine community assembly. In other words, by looking at the evolutionary relationships of neighboring species, we can come to conclusions on what ecological mechanisms allowed the species to be neighbors in the first place. És a dir, permet saber si la importància relativa dels factors abiòtics respecte els biòtics
  • Las especies que coexisten y presentan rasgos similares, coexisten porque tienen una pertición del nicho ecológico (habitan en diferentes microhábitats, por ejemlo) o funcional (presentan unos determinados rasgos no presentes en otros taxones y que responden a adaptaciones a microhabitats) Character displacement refers to the phenomenon where differences among similar species whose distributions overlap geographically are accentuated in regions where the species co-occur but are minimized or lost where the species’ distributions do not overlap. Hi ha unes salamandres que quan viuen juntes, una té les mandíbules adaptades a preses més grans que l’altra però quan viuen separades les madníbules son iguals.
  • Los rasgos més lábiles (más variables y menos conservados filogenéticamente), como el tipo de ciclo de vida, son más plásticos que otros…. Phenotypic plasticity is the ability of an organism to change its phenotype in response to changes in the environment.[ L’ecologia basada en traits assumeix que, malgrat que existeix aquesta plasticitat, els traits es poden predir.
  • Això mostra, que s’ha de tenir en compte la plasticitat  fuzzy coding
  • Más lábiles = menos contreñidos por filogenia
  • Obtener información de tipo funcional, ya que muchos de los rasgos utilizados están relacionados directa o indirectamente con funciones ecológicas (p.ej. el tipo de alimentación o el tamaño y la relación producción:biomasa), (2) utilizarlos en estudios a distintas escalas espaciales (entre distintas ecorregiones) ya que la mayoría de rasgos son independientes de aspectos taxonómicos y por lo tanto de la región biogeográfica considerada, y (3) establecer hipótesis simples que permitan predecir cambios en las comunidades debidos a cambios en el ambiente.
  • Potential to assess ecological functions To dicriminate overall human impact To discriminate specific types
  • Potential to assess ecological functions To dicriminate overall human impact To discriminate specific types
  • La familia també és útil
  • La familia també és útil
  • Cómo usar una base de datos de rasgos biológicos Calcular la proporción relativa de distintos rasgos biológicos en la comunidad de la siguiente manera: (1) Transformar la base de datos de presencia/ausencia o abundancias de invertebrados en datos relativos (matriz A: estaciones x taxones), (2) para cada taxón y rasgo biológico reescalar los valores difusos de manera que sumen 1 (matriz B: taxones x categorías) y (3) multiplicar la matriz A por la matriz B para obtener una nueva matriz que incluye información sobre la proporción de cada categoría en cada estación (matriz C: estaciones x categorías) (Fig. 14.6). En función de los objetivos planteados existen varias maneras para analizar este tipo de datos. La matriz C (1) se puede utilizar para, por ejemplo, obtener métricas (p.e. índices de diversidad) que podrán ser relacionadas con la base de datos de características ambientales (matriz D: estaciones x ambiente) o (2) se puede analizar conjuntamente con la matriz D mediante técnicas multivariantes de ordenación (p.e. análisis de co-inercia).

Transcript

  • 1. Rasgos biológicos
  • 2. Rasgos biológicos Esquema general Definición Base teórica: estructura vs. función, “hábitat templet”, evolución, ensamblaje comunidades, plasticidad fenotípica Tipos de rasgos: biológicos y ecológicos Usos: gradiente natural y antrópico Como utilizarlos: bases de datos, análisis Su aplicación en América del Sur: un ejemplo de bioindicación
  • 3. Característica de las organismos vivos referente a su morfología, ciclo vital, reproducción, dispersión, fisiología o comportamiento (independientes de aspectos taxonómicos) Rasgos biológicos Definición
  • 4. Rasgos biológicos Definición
  • 5. ESTRUCTURA (las piezas del sistema) Rasgos biológicos: TEORÍA Estructura vs. Función FUNCIÓN (del papel de las piezas en el sistema) Filtradores (FPOM)
  • 6. ESTRUCTURA (las piezas del sistema) Rasgos biológicos: TEORÍA Estructura vs. Función # especies # taxones # funciones # rasgos FUNCIÓN (del papel de las piezas en el sistema)
  • 7. ESTRUCTURA (las piezas del sistema) Rasgos biológicos: TEORÍA Estructura vs. Función FUNCIÓN (del papel de las piezas en el sistema) FUNCIONAMIENTO (las propiedades del sistema)
  • 8. Rasgos biológicos: TEORÍA Estructura vs. Función Cambios en estructura no se traducen necesariamente en cambios en función... ni en funcionamiento Coleman & Whitman 2005 Hooper et al. 2005
  • 9. Rasgos biológicos: TEORÍA Teorías básicas Habitat filter concept (Thienemann 1920) + Niche Concept (Hutchinson 1957) + r-K concept (McArthur & Wilson, 1967) « Habitat Templet » (Southwood 1977, 1988) (Townsend & Hildrew 1994)
  • 10. Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” Ho = El hábitat es un marco donde la evolución forja rasgos característicos H 1 = Hay constricciones históricas y filogenéticas. No hay relación entre el ambiente y los rasgos del organismo AMBIENTE SIMILAR = RASGOS SIMILARES
  • 11. El hábitat está definido por múltiples ejes Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” Dügel et al 2007 Bonada et al 2004
  • 12. El hábitat está definido por múltiples ejes Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” El hábitat está definido por múltiples ejes VARIACIÓN ESPACIAL y TEMPORAL Variación temporal Variación espacial Rasgo 1 Rasgo 2 Variación temporal Variación espacial Hábitat 1 Hábitat 2 Hábitat 3
  • 13. Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” Frissell et al. 1986 Los ecosistema fluviales tienen una estructura jerárquica
  • 14. Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” Poff 1997 La selección se da de forma jerárquica: FILTROS AMBIENTALES
  • 15. Rasgos biológicos: TEORÍA El “habitat templet” Las especies se caracterizan por su NICHO ECOLÓGICO NICHO FUNCIONAL No es al azar, está gobernado por la evolución
  • 16. Rasgos biológicos: TEORÍA Evolución de los rasgos biológicos
  • 17. Rasgos biológicos: TEORÍA Evolución de los rasgos biológicos Existen rasgos que dependen de la filogenia pero otros no Especies que ocupan un mismo hábitat tienen o no rasgos similares? Especies relacionadas evolutivamente tienen o no rasgos similares? Cavender-Bares et al 2004
  • 18. Rasgos biológicos: TEORÍA Evolución de los rasgos biológicos Especies que ocupan un mismo hábitat tienen o no rasgos similares? Especies relacionadas evolutivamente tienen o no rasgos similares? Hay estructura filogenética en la comunidad? Entender la estructura filogenética de la comunidad nos permite determinar los mecanismos ecológicos del ensamblaje de comunidades (abióticos / bióticos) aportando información sobre la historia evolutiva de los rasgos Especies que ocupan el mismo hábitat (mismo punto de muestreo) están o no relacionadas?
  • 19. Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho El ensamblaje de comunidades se explica por: FILTRO AMBIENTAL : La especie está o no en un hábitat en función de sus rasgos EXCLUSIÓN COMPETITIVA : La especie está o no en un hábitat en función de si es o no excluida por otra (p.e. especies que son muy parecidas en rasgos). NEUTRALIDAD : La especie está o no en un hábitat por procesos de dispersión y colonización estocásticos
  • 20. Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho Cavender-Bares et al 2004 Filtro ambiental Competencia Especies Comunidades A B C D E F H I G Rasgos A B C D E F H I G Especies Rasgos Comunidades
  • 21. Phylogenetic Overdispersion Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho Cavender-Bares et al 2004 Conservación de rasgos Supradispersión fenotípica Convergencia de rasgos Agrupación fenotípica ABIOTIC BIOTIC
  • 22. Phylogenetic Overdispersion Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho p.e. Quercus Convergencia de rasgos Agrupación fenotípica ABIOTIC
  • 23. Phylogenetic Overdispersion Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho Conservación de rasgos Supradispersión fenotípica BIOTIC p.e. Hydropsyche
  • 24. Phylogenetic Overdispersion Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho p.e. Hydropsyche Múrria 2009 Downstream Headwaters Midstream Midstream/Downstream
  • 25. Phylogenetic Clustering Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho Cavender-Bares et al 2004 Conservación de rasgos Agrupamiento fenotípico ABIOTIC p.e. Dactylogyrus
  • 26. Rasgos biológicos: TEORÍA Ensamblaje comunidades y nicho Cómo se mantiene la coexistencia de especies con rasgos similares? PARTICIÓN DEL NICHO ECOLÓGICO / FUNCIONAL (desplazamiento de caracteres) LOTERIA COMPETITIVA
  • 27. Rasgos biológicos: TEORÍA La plasticidad del rasgo Algunos rasgos presenta más plasticidad fenotípica que otros Humpesch 1979
  • 28. Rasgos biológicos: TEORÍA La plasticidad del rasgo Población 1 crece en elevadas altitudes (con poco O 2 ) Población 2 crece en condiciones normales
  • 29. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS Rasgos biológicos y categorías MORFOLÓGICOS
  • 30. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS MORFOLÓGICOS Rasgos biológicos y categorías
  • 31. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS CICLO VITAL Rasgos biológicos y categorías
  • 32. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS REPRODUCCIÓN Y DISPERSIÓN Rasgos biológicos y categorías
  • 33. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS FISIOLÓGICOS Y COMPORTAMIENTO Rasgos biológicos y categorías
  • 34. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS FISIOLÓGICOS Y COMPORTAMIENTO Rasgos biológicos y categorías
  • 35. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS FISIOLÓGICOS Y COMPORTAMIENTO Rasgos biológicos y categorías
  • 36. Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS Están basados en el nicho ecológico de las especies Distribución + Tolerancia ecológica Mayor labilidad que los rasgos biológicos Ejemplos: Rasgos ecológicos
  • 37. Rasgos biológicos: USOS Ventajas y utilidades
    • Los rasgos biológicos permiten:
    •  
    • Obtener información de tipo funcional
    • (2) Utilizarlos en estudios a distintas escalas espaciales (entre distintas ecorregiones)
    • (3) Establecer hipótesis simples que permitan predecir cambios en las comunidades debidos a cambios en el ambiente.
    • AMPLIO USO EN GRADIENTES AMBIENTALES: NATURALES + ANTRÓPICOS
  • 38. PERMANENTE INTERMITENTE EFÍMERO Bonada et al 2007 Rasgos biológicos: USOS GRADIENTE NATURAL
  • 39. spiracle (air) gills tegument Organic pollution spiracle (air) Heavy metals small body size Riparian forest shredders Cargo-ships bud production Flow reduction swimming Flow increase streamlining + + + - - + Rasgos biológicos: USOS GRADIENTE ANTRÓPICO Respiration technique decrease of oxygen % Impact Change of Type relative abundance
  • 40. Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS Bases de datos disponibles Europa Tachet et al. 2002. Invertébrés d'Eau Douce. CNRS éditions, Paris. América del Norte Bêche et al. 2006. Freshwater Biology 51:56-75. Vieira et al. 2006. http://pubs.water.usgs.gov/ds187. América del Sur Tomanova and P. Usseglio-Polatera. 2007. Fundamental and Applied Limnology 170/3:243-255. Nueva Zelanda Dolédec et al. 2006. Journal of the North American Benthological Society 25:44-60.
  • 41. Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS El número y tipo de rasgos y categorías varía según la base de datos utilizada. Datos de rasgos obtenidos de información bibliográfica y/o de observaciones directas de las especies, e incluyen toda la información biológica existente para cada taxón. La resolución taxonómica utilizada es el género . Información para cada taxón y cada categoría: presencia/ausencia o cuantificada utilizando la técnica del código difuso (método más común, Chevenet et al. 1994). Bases de datos disponibles
  • 42. Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS Bases de datos disponibles
  • 43. Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS Análisis de datos coinercia ADE4 de R (http://cran.r-project.org/) Filogenia (covariable)?
  • 44. Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR Su uso en la zona Neotropical Sylvie Tomanova
  • 45. Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR Su uso en la zona Neotropical 66 estaciones de muestreo (Bolivia), con diferente grado de perturbación antrópica
  • 46. Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR Su uso en la zona Neotropical
  • 47. Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR Su uso en la zona Neotropical Los rasgos pueden utilizarse como herramienta de bioindicación en la zona Neotropical
  • 48. Rasgos biológicos Referencias Bonada, N., Dolédec, S., Statzner, B. Taxonomic and biological trait differences of stream macroinvertebrate communities between mediterranean and temperate regions: Implications for future climatic scenarios (2007) Global Change Biology, 13 (8), pp. 1658-1671.   Cavender-Bares, J., Ackerly, D.D., Baum, D.A., Bazzaz, F.A. Phylogenetic overdispersion in Floridian oak communities (2004) American Naturalist, 163 (6), pp. 823-843.   Coleman, D.C., Whitman, W.B. Linking species richness, biodiversity and ecosystem function in soil systems (2005) Pedobiologia, 49 (6), pp. 479-497.   Dolédec, S., Statzner, B. Invertebrate traits for the biomonitoring of large European rivers: An assessment of specific types of human impact (2008) Freshwater Biology, 53 (3), pp. 617-634. Frissell, C.A., Liss, W.J., Warren, C.E., Hurley, M.D. A hierarchical framework for stream habitat classification: Viewing streams in a watershed context (1986) Environmental Management, 10 (2), pp. 199-214.
  • 49. Rasgos biológicos Referencias Hooper, D.U., Chapin III, F.S., Ewel, J.J., Hector, A., Inchausti, P., Lavorel, S., Lawton, J.H., Lodge, D.M., Loreau, M., Naeem, S., Schmid, B., Setälä, H., Symstad, A.J., Vandermeer, J., Wardle, D.A. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: A consensus of current knowledge (2005) Ecological Monographs, 75 (1), pp. 3-35. Lamouroux, N., Dolédec, S., Gayraud, S. Biological traits of stream macroinvertebrate communities: Effects of microhabitat, reach, and basin filters (2004) Journal of the North American Benthological Society, 23 (3), pp. 449-466.   Poff, N.L. Landscape filters and species traits: Towards mechanistic understanding and prediction in stream ecology (1997) Journal of the North American Benthological Society, 16 (2), pp. 391-409 Poff, N.L., Olden, J.D., Vieira, N.K.M., Finn, D.S., Simmons, M.P., Kondratieff, B.C. Functional trait niches of North American lotic insects: Traits-based ecological applications in light of phylogenetic relationships (2006) Journal of the North American Benthological Society, 25 (4), pp. 730-755.
  • 50. Rasgos biológicos Referencias Statzner, B., Dolédec, S., Hugueny, B. Biological trait composition of European stream invertebrate communities: Assessing the effects of various trait filter types (2004) Ecography, 27 (4), pp. 470-488.   Tomanova, S., Goitia, E., Helešic, J. Trophic levels and functional feeding groups of macroinvertebrates in neotropical streams (2006) Hydrobiologia, 556 (1), pp. 251-264.   Tomanova, S., Moya, N., Oberdorff, T. Using macroinvertebrate biological traits for assessing biotic integrity of neotropical streams (2008) River Research and Applications, 24 (9), pp. 1230-1239.   Tomanova, S., Usseglio-Polatera, P. Patterns of benthic community traits in neotropical streams: Relationship to mesoscale spatial variability (2007) Fundamental and Applied Limnology, 170 (3), pp. 243-255. Townsend, C.R., Hildrew, A.G. Species traits in relation to a habitat templet for river systems (1994) Freshwaer Biology, 31, pp. 265-275.