Arxiu d'etiquetes: dinámica

El espacio vital de los seres vivos

Todos tenemos nuestro propio espacio vital, aquel lugar en el que nos sentimos a gusto, como si estuviéramos en casa. También tenemos nuestras rutinas, costumbres y todo ese elenco de preferencias que nos hacen únicos. Cada uno de nosotros tenemos, en definitiva, nuestro propio nicho ecológico, un concepto extensivo a cada una de las especies que comparten la Tierra con nosotros. De él derivan procesos ecológicos como la competencia o la especiación, fenómenos clave para entender el ensamblaje y la dinámica de los ecosistemas naturales.

INTRODUCCIÓN

Cuando a uno le preguntan cómo describiría a una persona cercana, lo primero que nos viene en mente es su manera de ser cuando estás con ella y aquello que adora hacer. Sabemos qué es lo primero que siempre pide en un restaurante, aquello que le saca de quicio, qué sitios le gusta frecuentar, qué le gusta hacer cuando tiene tiempo libre y hasta cómo se comporta cuando le gusta alguien. Si además hemos convivido con ellos, podríamos acertar casi con precisión suiza su rutina diaria, desde que se levanta hasta que se acuesta. Aunque evidentemente no nos comportamos siempre igual, hay multitud de rasgos, manías y rutinas que nos caracterizan y diferencian. Cada uno de nosotros tenemos nuestra zona de confort, nuestros hobbies, preferencias alimenticias y personas con las que adoramos pasar nuestro tiempo libre.

7852026050_3fd72271f8_b
Las preferencias alimenticias de cada uno, así como sus rutinas y hobbies, sirven de comparación para ejemplificar la diversidad de nichos ecológicos en el reino natural. Fuente: Flickr, George Redgrave.

EL NICHO ECOLOGICO DE UNA ESPECIE

Este “espacio vital” que cada uno tenemos y con el que nos sentimos identificado, es igualmente equiparable al nicho ecológico de los seres vivos. El  nicho ecológico de una especie es un concepto que siempre se nos ha sido presentado como la “ocupación”, “profesión” o “trabajo” que realiza un ser vivo en el sitio donde vive ( Wikipedia o Conicet), pero que va mucho más allá de eso. Hutchinson (1957) lo definió como: “El  hipervolumen de n dimensiones dentro del cual la especie puede mantener una población viable”. A pesar de lo confuso de la definición, es interesarte quedarse con el término de “n dimensiones”, pues es la idea en la que se fundamenta el nicho ecológico. Un nicho ecológico no es nada más ni nada menos que todos aquellos requerimientos multidimensionales de una especie Dicho de otro modo, el nicho ecológico de una especie vendría a ser todo aquello que envuelve a la especie y que le hace prosperar y sobrevivir allí donde se encuentra. Hace referencia, en definitiva, a todas aquellas variables que le afectan en su día a día, ya sean biológicas –contacto con otros seres vivos- o físicas y químicas –el clima en todas sus expresiones, el hábitat físico en el que vive-. Un nicho ecológico de una especie sería el espectro de alimentos que consume o puede llegar a consumir, el momento del día en el que está activa para realizar sus funciones, el momento del año y la forma en la que lleva a cabo la reproducción, las especies que la depredan y aquellas a las que depreda, el hábitat que tolera y todos aquellos factores físicos y químicos que permiten que esta especie siga siendo viable.

competencia_03
Estas 5 especies de gorjeadores de norteamérica parecen ocupar el mismo hábitat (el abeto) pero no es así. En realidad cada uno ocupa una posición distinta dentro del árbol. Fuente: Fisicanet

Por poner un ejemplo bastante ilustrativo, situémonos en la sabana africana. Los principales ungulados que pastan y realizan las migraciones masivas están compuestos por zebras, ñus y gacelas de Thomson. A simple vista, podríamos pensar que su nicho ecológico es muy parecido: mismo hábitat, misma rutina, mismos depredadores y misma comida. ¿Misma comida? En absoluto. Durante la migración, las zebras van delante, devorando la hierba alta, que es la de peor calidad. Les siguen los ñus, que comen lo que aún queda en pie, y a estos les siguen las gazelas de Thomson, que se alimentan de los nuevos brotes, de gran calidad, que empiezan a germinar.

picg8
Aunque a primera vista pueda parecer que se alimentan de lo mismo, cada especie se centra en una parte distinta de la planta. Fuente: Abierto por vacaciones.

¿PUEDEN CONVIVIR DOS ESPECIES CON EL MISMO NICHO EN UN MISMO LUGAR?

El principio de exclusión competitiva, propuesto por Gause (1934), declara que dos especies ocupando el mismo nicho no pueden coexistir a largo plazo puesto que entrarían en competencia por los recursos. Así pues, en un proceso de competencia por el mismo nicho ecológico, siempre hay un ganador y un perdedor. Al final, uno de los competidores se impone al otro, y entonces pueden ocurrir dos cosas: que el perdedor se extinga (imagen A) o que haya un desplazamiento de sus características con ta de ocupar otro nicho (imagen B). De hecho, el principio de exclusión competitiva está detrás de la problemática actual con las especies invasoras. Las especies invasoras no son más que especies con unos nichos ecológicos muy parecidos a las especies nativas que, cuando convergen en un mismo hábitat, acaban desplazando a las especies autóctonas, ya que son mejores competidoras. También suele pasar, por supuesto, lo contrario: la especie exótica en cuestión es peor competidora que su homóloga y no llega a prosperar en el nuevo ambiente.

20_08_competitvexclusion-l1335993938015
Imagen A | Se llevó a cabo este estudio para observar el efecto de la exclusión competitiva en dos especies de protistas. Ambas especies ocupan nichos ecológicos casi idénticos, pero aislados en la naturaleza. La densidad de una de ellas cae en picado cuando se las obliga a compartir el mismo espacio, hasta que acaba desapareciendo. Este mismo proceso ocurre con las especies invasoras. Fuente: Jocie Broth.

pinzones
Imagen B | Cuando las 3 especies de pinzones de las Galápagos (los diferentes colores) conviven en la misma isla, se da un desplazamiento de caracteres por exclusión competitiva. Los individuos de los extremos tienden a tener valores de profundidad de pico muy parecidos a los de las otras especies, lo que provoca un solapamiento de nicho y su posterior competencia. Así se acaban estableciendo los límites finales. Fuente: Nature.

LA EQUIVALENCIA FUNCIONAL

Hemos visto que compartir nicho ecológico es sinónimo de conflicto entre especies. Sin embargo, hay una situación en la que no es así. La hipótesis de la equivalencia funcional de Hubbell proclama que si los nichos son idénticos y los parámetros de vida (fecundidad, mortalidad, dispersión) de las especies implicadas también lo son, ninguna de ellas tiene una ventaja competitiva sobre la otra, y la batalla acaba en tablas. Este hecho parece haberse demostrado, de momento, tan sólo en un ecosistema muy estable como es el bosque tropical en una isla de Panamá (Barro Colorado). Las diferentes especies de árboles de dicho bosque, al tener parámetros de vida casi idénticos, no compiten y se distribuyen al azar, como si de individuos de la misma especie se trataran. Además, parece ser que la especiación en este tipo de bosques tropicales también podría darse por azar, lo que habría provocado la alta densidad de especies que albergan estos bosques.

1503897694_2ab5f7ba2e_b
Los bosques tropicales presentan una densidad de especies arboreas única en el mundo. Una hectárea de bosque tropical puede contener hasta 650 especies arboreas, más  que todo Canadá y EEUU juntos. ¿Será la equivalencia funcional de Hubbell la explicación a este curioso fenómeno? Fuente: Flickr, Jo.

NICHOS NUEVOS, ESPECIES NUEVAS

La especiación, o formación de nuevas especies,  suele ocurrir cuando se crean nuevos nichos ecológicos o alguno queda desocupado. En ambos casos, ocupar un nuevo nicho ecológico implica diferenciarse paulatinamente de la población inicial hasta devenir en una especie genéticamente distinta. Como ejemplo de formación de nuevos nichos ecológicos tenemos el caso de la aparición de las angioespermas. Su auge abrió multitud de nuevas posibilidades, gracias tanto al aumento de diversidad de semillas y frutos (aumentando de esta forma el número de especies especializadas en cada una de ellas) como a la aparición de las flores complejas, que permitió la explosión de multitud de insectos que empezaron a polinizarlas (facilitando la aparición de nuevos insectívoros). Como ejemplo de nicho desocupado, está el famoso caso de la extinción de los dinosaurios no avianos. Los dinosaurios dominaban gran cantidad de nichos ecológicos, tanto terrestres como aéreos, e incluso acuáticos. Ese vacío fue aprovechado por multitud de mamíferos que fueron ocupando esos nichos, gracias a su elevada fecundidad y plasticidad (flexibilidad a la hora de ocupar diferentes hábitats). Eso acabó provocando grandes ratios de especiación en poco tiempo, lo que es conocido como radiación adaptativa.

Eomaia_NT
Éste es Eomaia Scansoria,  una especie extinta de mamíferos que vivió en la misma época que los dinosaurios. La extinción de los dinosaurios abrió un gran abanico de posibilidades a los mamíferos, que, aunque estaban en expansión, permanecían en un segundo plano. Su gran plasticidad hizo que colonizaran multitud de hábitats, ocupando los nichos ecológicos libres dejados por los dinosaurios. Fuente: Wikipedia.

EL ENSAMBLAJE DE LAS COMUNIDADES

Como hemos visto, el nicho ecológico está detrás de procesos ecológicos y evolutivos fundamentales. Todas las comunidades vivas de hoy en día se han ido formando gracias a los nichos de las diferentes especies que, mediante competencia por solapamiento de nichos, han ido montándose como si de un puzzle se tratara. Cuando una pieza desaparece, otra ocupa su lugar, desempeñando la función que la otra tenía en la comunidad. No obstante, conocer la totalidad del nicho ecológico de una especie es tarea ardua y, en la mayoría de casos, imposible. Como en las relaciones humanas, un conocimiento exhaustivo de todo aquello que influye en la vida de una especie (o del espacio vital de una persona) es de suma importancia a la hora de asegurar su conservación a largo plazo.

REFERENCIAS

Ricard-castellà

L’espai vital dels éssers vius

Tots tenim el nostre propi espai vital, aquell lloc en el qual ens sentim a gust, com si estiguéssim a casa. També tenim les nostres rutines, costums i tot aquest elenc de preferències que ens fan únics. Cada un de nosaltres tenim, en definitiva, el nostre propi nínxol ecològic, un concepte extensiu a cadascuna de les espècies que comparteixen la Terra amb nosaltres. D’ell deriven processos ecològics com la competència o l’especiació, fenòmens clau per entendre l’acoblament i la dinàmica dels ecosistemes naturals.

INTRODUCCIÓ

Quan a un li pregunten com descriuria a una persona estimada, el primer que ens ve al cap és la seva manera de ser quan estàs allà amb ella i allò que adora fer. Sabem què és el primer que sempre demana en un restaurant, allò que li treu de polleguera, quins llocs li agrada freqüentar, què li agrada fer quan té temps lliure i fins i tot com es comporta quan li agrada algú. Si a més hem conviscut amb ells, podríem encertar gairebé amb precisió suïssa la seva rutina diària, des que s’aixeca fins que se’n va a dormir. Encara que evidentment no ens comportem sempre igual, hi ha multitud de trets, manies i rutines que ens caracteritzen i diferencien. Cada un de nosaltres tenim la nostra zona de confort, els nostres hobbies, preferències alimentàries i persones amb les que adorem passar el nostre temps lliure.

7852026050_3fd72271f8_b
Les preferències alimentàries de cada un, així com les seves rutines i hobbies, serveixen de comparació per exemplificar la diversitat de nínxols ecològics en el regne natural. Font: Flickr, George Redgrave.

EL NÍNXOL ECOLÒGIC D’UNA ESPÈCIE

Aquest “espai vital” que cada un tenim i amb el que ens sentim identificat, és igualment equiparable al nínxol ecològic dels éssers vius. El nínxol ecològic d’una espècie és un concepte que sempre se’ns ha estat presentat com la “ocupació”, “professió” o “treball” que realitza un ésser viu en el lloc on viu (Viquipèdia o Conicet), però que va molt més enllà d’això. Hutchinson (1957) el va definir com: “L’hipervolum d’n dimensions dins del qual l’espècie pot mantenir una població viable”. Malgrat la possible confusió en la definició, és interessant quedar-se amb el terme d'”n dimensions”, ja que és la idea en què es fonamenta el nínxol ecològic. Un nínxol ecològic no és res més que tots aquells requeriments multidimensionals d’una espècie. Dit d’una altra manera, el nínxol ecològic d’una espècie vindria a ser tot allò que envolta a l’espècie i que li permet prosperar i sobreviure allà on es troba. Fa referència, al cap i a la fi, a totes aquelles variables que l’afecten en el seu dia a dia, ja siguin biològiques -contacte amb altres éssers vius- o físiques i químiques -el clima en totes les seves expressions, l’hàbitat físic en el qual viu-. Un nínxol ecològic d’una espècie seria l’espectre d’aliments que consumeix o pot arribar a consumir, el moment del dia en què està activa per realitzar les seves funcions, el moment de l’any i la forma en la que porta a terme la reproducció, les espècies que la depreden i aquelles a les que depreda, l’hàbitat que tolera i tots aquells factors físics i químics que permeten que aquesta espècie segueixi sent viable.

competencia_03
Aquestes 5 espècies d’aloses d’Amèrica del Nord semblen ocupar el mateix hàbitat (l’avet) però no és així. En realitat cada una ocupa una posició diferent dins l’arbre. Font: Fisicanet.

Per posar un exemple bastant il·lustratiu, situem-nos a la sabana africana. Els principals ungulats que pasturen i realitzen les migracions massives estan compostos per zebres, nyus i gaseles de Thomson. A primera vista, podríem pensar que el seu nínxol ecològic és molt semblant: mateix hàbitat, mateixa rutina, mateixos depredadors i mateix àpat. Mateix menjar? En absolut. Durant la migració, les zebres van davant, devorant l’herba alta, que és la de pitjor qualitat. Els segueixen els nyus, que mengen el que encara queda en peu, i a aquests els segueixen les gaseles de Thomson, que s’alimenten dels nous brots, de gran qualitat, que comencen a germinar.

picg8
Encara que a primera vista pugui semblar que s’alimenten del mateix, cada espècie es centra en una part diferent de la planta. Font: Abierto por vacaciones.

PODEN CONVIURE DUES ESPÈCIES AMB EL MATEIX NÍNXOL EN UN MATEIX LLOC?

El principi d’exclusió competitiva, proposat per Gause (1934), declara que dues espècies ocupant el mateix nínxol no poden coexistir a llarg termini ja que entrarien en competència pels recursos. Així doncs, en un procés de competència pel mateix nínxol ecològic, sempre hi ha un guanyador i un perdedor. Al final, un dels competidors s’imposa a l’altre, i llavors poden passar dues coses: que el perdedor s’extingeixi (imatge A) o que hi hagi un desplaçament de les seves característiques per tal d’ocupar un altre nínxol (imatge B). De fet, el principi d’exclusió competitiva està darrere de la problemàtica actual amb les espècies invasores. Les espècies invasores no són més que espècies amb uns nínxols ecològics molt semblants a les espècies natives que, quan convergeixen en un mateix hàbitat, acaben desplaçant a les espècies autòctones, ja que són millors competidores. També sol passar, per descomptat, el contrari: l’espècie exòtica en qüestió és pitjor competidora que la seva homòloga i no arriba a prosperar en el nou ambient.

20_08_competitvexclusion-l1335993938015
Imatge A | Es va dur a terme aquest estudi per observar l’efecte de l’exclusió competitiva en dues espècies de protists. Les dues espècies ocupen nínxols ecològics gairebé idèntics, però aïllats en la natura. La densitat d’una d’elles cau en picat quan se les obliga a compartir el mateix espai, fins que acaba desapareixent. Aquest mateix procés succeeix amb les espècies invasores. Font: Jocie Broth.

pinzones
Imatge B | Quan les 3 espècies de pinsans de les Galàpagos (els diferents colors) conviuen a la mateixa illa, es dóna un desplaçament de caràcters per exclusió competitiva. Els individus dels extrems tendeixen a tenir valors de profunditat de bec molt semblants als de les altres espècies, el que provoca un solapament de nínxol i la seva posterior competència. Així s’acaben establint els límits finals. Font: Nature.

L’EQUIVALÈNCIA FUNCIONAL

Hem vist que compartir nínxol ecològic és sinònim de conflicte entre espècies. No obstant això, hi ha una situació en què no és així. La hipòtesi de l’equivalència funcional de Hubbell proclama que si els nínxols són idèntics i els paràmetres de vida (fecunditat, mortalitat, dispersió) de les espècies implicades també ho són, cap d’elles té un avantatge competitiu sobre l’altra, i la batalla acaba en taules. Aquest fet sembla haver-se demostrat, de moment, tan sols en un ecosistema molt estable com és el bosc tropical en una illa de Panamà (Barro Colorado). Les diferents espècies d’arbres d’aquest bosc, al tenir paràmetres de vida gairebé idèntics, no competeixen i es distribueixen a l’atzar, com si d’individus de la mateixa espècie es tractessin. A més, sembla ser que l’especiació en aquest tipus de boscos tropicals també podria donar-se per atzar, el que hauria provocat l’alta diversitat d’espècies que contenen aquests boscos.

1503897694_2ab5f7ba2e_b
Els boscos tropicals presenten una densitat d’espècies arbòries única al món. Una hectàrea de bosc tropical pot contenir fins a 650 espècies arbòries, més que tot Canadà i els EUA junts. Serà l’equivalència funcional de Hubbell l’explicació a aquest curiós fenomen? Font: Flickr, Jo.

NÍNXOLS NOUS, ESPÈCIES NOVES

L’especiació, o formació de noves espècies, sol ocórrer quan es creen nous nínxols ecològics o algun queda desocupat. En ambdós casos, ocupar un nou nínxol ecològic implica diferenciar-se gradualment de la població inicial fins a esdevenir en una espècie genèticament diferent. Com a exemple de formació de nous nínxols ecològics tenim el cas de l’aparició de les angiospermes. El seu auge va obrir multitud de noves possibilitats, gràcies tant a l’augment de diversitat de llavors i fruits (augmentant d’aquesta manera el nombre d’espècies especialitzades en cadascuna d’elles) com a l’aparició de les flors complexes, que va permetre l’explosió de multitud de insectes que van començar a pol·linizar-les (facilitant l’aparició de nous insectívors). Com a exemple de nínxol desocupat, hi ha el famós cas de l’extinció dels dinosaures no avians. Els dinosaures dominaven gran quantitat de nínxols ecològics, tant terrestres com aeris, i fins i tot aquàtics. Aquest buit va ser aprofitat per multitud de mamífers, que van anar ocupant aquests nínxols, gràcies a la seva elevada fecunditat i plasticitat (flexibilitat a l’hora d’ocupar diferents nínxols). Això va acabar provocant grans ràtios d’especiació en poc temps, el que és conegut com a radiació adaptativa.

Eomaia_NT
Aquest és Eomaia scansoria, una espècie extinta de mamífers que va viure a la mateixa època que els dinosaures. L’extinció dels dinosaures va obrir un gran ventall de possibilitats als mamífers, que, tot i que estaven en expansió, romanien en un segon pla. La seva gran plasticitat va fer que colonitzessin multitud d’hàbitats, ocupant els nínxols ecològics lliures deixats pels dinosaures. Font: Wikipedia.

L’ACOBLAMENT DE LES COMUNITATS

Com hem vist, el nínxol ecològic està darrere de processos ecològics i evolutius fonamentals. Totes les comunitats vives d’avui dia s’han anat formant gràcies als nínxols de les diferents espècies que, mitjançant competència per solapament de nínxols, s’han anat muntant com si fos un puzzle. Quan una peça desapareix, una altra ocupa el seu lloc, exercint la funció que l’altra duia a terme en la comunitat. No obstant això, conèixer la totalitat del nínxol ecològic d’una espècie és una feina complicada i, en la majoria dels casos, impossible. Com en les relacions humanes, un coneixement exhaustiu de tot allò que influeix en la vida d’una espècie (o de l’espai vital d’una persona) és de summa importància a l’hora d’assegurar la seva conservació a llarg termini.

REFERÈNCIES

Ricard-català