Arxiu d'etiquetes: nínxol ecològic

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

Anuncis

Sinàpsids: Abans que els dinosaures dominessin la Terra

Abans de que els dinosaures dominessin la Terra, a finals del Paleozoic la terra estava ocupada pels sinàpsids. Els sinàpsids (la línia d’amniotes que inclou als mamífers) van ser un grup molt exitós que va ocupar la majoria de nínxols des del final del Carbonífer i fins al Pèrmic, però al final del Paleozoic la majoria de famílies es van extingir a causa de l’extinció masiva del Pèrmic-Triàssic (fa uns 252 milions d’anys) de la qual només els mamífers van sobreviure fins a l’actualitat. En aquesta entrada veurem alguns dels grups de sinàpsids més peculiars, els quals van portar a l’evolució dels mamífers actuals.

CARACTERÍSTIQUES I TENDÈNCIES EVOLUTIVES

El clade Synapsida inclou als mamífers i a tots els altres amniotes més emparentats amb aquests que amb els rèptils. Els sinàpsids van ser els primers amniotes en diversificar-se i van aparèixer fa uns 320 milions d’anys, a meitats del Carbonífer. Aquests primers sinàpsids es caracteritzaven per la presència d’una única fenestra temporal darrera de cada òrbita, a través de la qual passen els músculs mandibulars. Synapsida vol dir literalment “arcs fusionats” fent referencia als arcs zigomàtics (perquè abans els científics creien que els sinàpsids havien evolucionat de rèptils diàpsids i per tant es creia que els seus arcs s’havien “fusionat”).

Archaeothyris.svgDibuix d’un crani de Archaeothyris, en el que podem veure algunes de les característiques dels sinàpsids, com la fenestra temporal i dents caniniformes. Dibuix de Gretarsson.

Altres característiques que van aparèixer al llarg de la seva evolució són:

  • Diferenciació de dents amb formes diferents (heterodonts).
  • Mandíbula inferior formada per menys ossos.
  • Adquisició d’una postura més erecte i un metabolisme endoterm.

Els primers grups de sinàpsids més primitiu i “reptilians” s’anomenen informalment pelicosaures, mentres que les formes més avançades s’anomenen teràpsids (clade Therapsida que de fet, van evolucionar dels pelicosaures). Com veurem, l’evolució dels sinàpsids és del tipus de “un grup que inclou al següent grup el qual inclou al següent grup”.

Synapsid treeArbre evolutiu dels amniotes modificat de Kenneth D. Angielczyk (2009).

ORÍGEN DELS SINÀPSIDS, ELS PELICOSAURES

CotylorhynchusDB2Reconstrucció de Cotylorhynchus, un caseasaure que creixia fins als 3 metres de llarg. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Els primers sinàpsids presentaven potes que els sortien dels costats, cossos baixos que arrossegaven per terra i probablement eren ectoterms. Si ens fixem en la morfología cranial, els primers grups de sinàpsids van ser els caseasaures (clade Caseasauria) caracteritzats pels seus caps petits, un musell superdesenvolupat i els seus cossos enormes (probablement eren criatures lentes i ecotèrmiques). Tanmateix, si ens fixem en l’esquelet postcranial, els primers sinàpsids foren dos grups anomenats varanòpids i ofiacodòntids (famílies Varanopidae i Ophiacodontidae) els quals s’assemblaven als varans (evolució convergent) i, mentre que els primers eren animals força petits i àgils, els segons van desenvolupar formes més grans amb caps enormes.

varanopid ophiacodontidDibuixos del varanòpid Varanodon (superior) i l’ofiacodòntid Ophiacodon (inferior). Dibuixos de Dmitry Bogdanov.

Just abans de l’aparició dels teràpsids (més avançats), els dos últims grups de “pelicosaures” van evolucionar i van ocupar la majoria d’ecosistemes terrestres. Ambdós grups compartien una alta vela que els recorria l’esquena (semblant a la del Spinosaurus) formada per les espines neurals. Durant la vida, aquesta vela probablement estaria coberta de pell i tindria força vasos sanguinis. Tot i que es creu que aquests animals encara eren ectoterms, aquesta vela probablement s’utilitzava per guanyar o perdre calor més eficaçment.

Ianthasaurus_species_DB15_2Reconstrucció de diferents espècies d’edafosàurids del gènere Ianthasaurus, mostrant la seva vela característica. Dibuixos de Dmitry Bogdanov.

El primer d’aquests grups és la família Edaphosauridae. A diferència de la majoria de sinàpsids basals, els edafosàurids eren herbívors i juntament amb els caseasaures, foren dels primers grans amniotes en adoptar un estil de vida vegetarià. Les veles dels edafosàurids estaven cobertes de tubercles espinosos, la funció dels quals encara no està clara del tot.

EdaphosaurusEsquelet de Edaphosaurus del Field Museum de Chicago, on es poden veure els tubercles a les espines neurals. Imatge de Andrew Y. Huang (2011).

L’altre grup, la família Sphenacodontidae, era el grup germà dels teràpsids, dintre del clade Sphenacodontia. Mentre que la resta de clades de pelicosaures tenien les dents pobrament fixades a les mandíbules, els esfenacodonts tenien les dents profundament insertades. La majoria d’esfenacodòntids eren carnívors, amb fortes mandíbules i dents caniniformes ben desenvolupades. Algunes espècies van esdevenir els majors depredadors terrestres just abans de l’aparició dels teràpsids.

Dimetrodon_gigashomog_DBReconstrucció de l’esfenacodòntid Dimetrodon, de Dmitry Bogdanov.

ELS PRIMERS TERÀPSIDS

Biarmosuchus_tener_skeleton_234Esquelet de Biarmosuchus, un teràpsid basal en el qual podem veure la seva postura més erecte. Imatge de Ghedoghedo.

Els teràpsids (clade Therapsida, “arcs de bèsties”) van aparèixer fa uns 275 milions d’anys i van reemplaçar als pelicosaures com a animals terrestres dominants a mitjans del Pèrmic. Els primers teràpsids ja tenien una postura més erecte, a diferència de les extremitats laterals dels pelicosaures. A més, les seves fenestres temporals eren més grans, fent les seves mandíbules més potents.

Estemmenosuchus_uralensisReconstrucció de Estemmenosuchus, un dinocèfal del qual s’han trobat impresions fòssils de la pell, pel que se sap que estava cobert de pell llisa i glandular sense escames. Dibuix de Mojcaj.

Els teràpsids es van diversificar àmpliament i van desenvolupar algunes adaptacions extraordinàries. Els dinocèfals (clade Dinocephalia, “caps terribles”) van desenvolupar protuberàncies cefàliques òssies que es creu estaven relacionades amb algún tipus de comportament de competició entre mascles. Un altre grup, els anomodonts (clade Anomodontia, “dents anormals”), es caracteritzava per no tindre dents, excepte un parell de canins superiors (que probablement estaven coberts per un bec). Els anomodonts fóren el grup germà dels teriodonts.

Placerias1DBReconstrucció de Placerias, un anomodont que podia arribar a pesar fins a una tona. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

THERIODONTIA I ELS PRIMERS DENTS DE SABRE

Els teriodonts (clade Theriodontia “dents de bèstia”) van esdevenir el grup de sinàpsids més exitós. Els tres grups principals probablement s’assemblaven força als mamífers, amb postures totalment erects, un paladar ossi secondari que els permetia respirar mentre empassaven o subjectaven una presa i dents heterodonts (dents incisiviformes, caniniformes i molariformes). El grup de teriodonts més primitius eren els gorgonopsis (clade Gorgonopsia, família Gorgonopsidae). Tots els membres d’aquest grup eren carnívors i depredadors actius, com revel·len les seves dents de sabre. Tot i que la majoria eren de mides modestes, els més grans arribaven als 3 metres de llarg i tenien canins de fins a 15 centímetres.

Inostrancevia_4DBReconstrucció de Inostrancevia, el gènere de gorgonòpsid més gran, depredant a Scutosaurus, un pararèptil. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Un segon grup, els terocèfals (clade Therocephalia “cap de bèstia”) eren força més avançats que els gorgonòpsids tot i que no van adquirir les mides dels seus cosins. Les seves potes s’assemblaven als dels primers mamífers, presentaven petits orificis als ossos que probablement aguantaven vibrises en llavis carnosos i tot apunta a que ja eren endoterms.

Pristeroognathus_DBReconstrucció d’un parell de Pristerognathus, un gènere de terocèfals en els quals podem veure algunes característiques més mamíferes. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Tant els gorgonòpsids com els terocèfals desapareixeren a finals del Pèrmic. L’únic grup de teràpsids que va sobreviure al llarg del Mesozoic i que coexistí amb els dinosaures van ser els cinodonts.

PETITS CINODONTS

Els cinodonts (clade Cynodontia “dents de gos”) van aparèixer a finals del Pèrmic i es van diversificar àmpliament juntament amb els arcosaures. Tot i que no està demostrat, la majoria de paleoartistes representen als cinodonts coberts de pèl, ja que les proves suggereixen un metabolisme endoterm. Algunes característiques dels cinodonts eren:

  • Mandíbula inferior formada únicament per l’òs dentari, mentre que els altres òssos mandibulars van esdevenir els ossets de l’oïda (l’articular, el quadrat i l’angular van evolucionar en el martell, l’enclusa i l’estrep).
  • Dents complexes: incissius per subjectar, canins per perforar, i premolars i molars per mastegar.
  • Només dos jocs de dents (difiodonts), enlloc de dents que es renoven constantment (polifiodonts, com la majoria de rèptils).
  • Grans cavitats cerebrals. S’han trobat alguns caus fòssils de diferents cinodonts, revel·lant comportaments socials complexes.
thrinaxodon_by_ntamura
Reconstrucció de Thrinaxodon, un cinodont excavador amb bigotis i pèl. Imatge de Nobu Tamura.

Tot i que competien amb els arcosaures, algunes formes primitives es van fer força grans. Per exemple, alguns carnívors com Cynognathus tenien caps grans i medien 1 metre de llarg, mentre Trucidocynodon tenia la mida d’un lleopard. Tanmateix, la tendència evolutiva faria que els cinodonts es féssin cada cop més petits, com la familia Brasiliodontidae la qual, com la majoria de cinodonts, va viure a l’ombra dels dinosaures i altres rèptils més grans. Els brasiliodontids es creu que foren el grup germà dels Mammaliaformes (els mamífers i els seus parents més recents).

Brasilitherium_riograndensisReconstrucció de Brasilitherium, un dels cinodonts no mamífers més avançats, que només media 12 cm de llarg. Dibuix de Smokeybjb.

Finalment, els mamífers van aparèixer a finals del període Triàsic, fa uns 225 milions d’anys. Els primers mamaliaformes probablement eren animals insectívors, nocturns i semblants a les musaranyes. Es creu que aquest estil de vida nocturn és el que va promoure l’aparició del pelatge, ja que en els teràpsids l’endotèrmia va aparèixer abans que el pèl. Aquests mamaliaformes probablement tinguéssin glàndules mamàries per alimentar a les seves críes quan aquestes no tenien dents, però probablement no tinguéssin mugrons com els monotremes actuals.

MegazostrodonReconstrucció de Megazostrodon, un petit mamaliaforme que representa força bé la transició de cinodonts a mamífers moderns. Imatge de Udo Schröter.

Després de l’extinció de la majoria d’arcosaures a finals del període Cretàcic, els sinàpsids supervivents van ocupar els nínxols ecològics buits. Els mamífers han dominat el món des de llavors, conquerint la terra, el mar i fins i tot l’aire, però això no hagués estat possible sense les diferents adaptacions adquirides pels primers sinàpsids al llarg de la seva evolució. Gràcies a ells, els humans i tots els altres mamífers som actualmente els animals dominants del planeta.

REFERÈNCIES

Durant l’elaboració d’aquesta entrada s’han consultat les següents fonts:

Difusió-català