3 Bonada Rasgos BiolóGicos

Rasgos biológicos

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

Característica de las organismos vivos referente a su morfología, ciclo vital, reproducción, dispersión, fisiología o comportamiento

(independientes de aspectos taxonómicos)

Rasgos biológicos

Definición

Rasgos biológicos

Definición

ESTRUCTURA(las piezas del sistema)

Rasgos biológicos: TEORÍA

Estructura vs. Función

FUNCIÓN(del papel de las piezas

en el sistema)

Filtradores(FPOM)





en el sistema)

# especies

# taxones

# funciones

# rasgos





en el sistema)

FUNCIONAMIENTO(las propiedades del sistema)



Cambios en estructura no se traducen necesariamente en cambios en función... ni en funcionamiento

Coleman & Whitman 2005 Hooper et al. 2005


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)


El “habitat templet”

Ho = El hábitat es un marco donde la evolución forja rasgos característicos

H1 = Hay constricciones históricas y filogenéticas. No hay relación entre el ambiente y los rasgos del organismo

AMBIENTE SIMILAR = RASGOS SIMILARES

El hábitat está definido por múltiples ejes



Dügel et al 2007 Bonada et al 2004

El hábitat está definido por múltiples ejes



El hábitat está definido por múltiples ejes VARIACIÓN ESPACIAL y TEMPORAL

Variación temporal

Var

iaci

ón

esp

acia

l

Rasgo 1

Rasgo 2

Variación temporal

Var

iaci

ón

esp

acia

l

Hábitat 1

Hábitat 2

Hábitat 3



Frissell et al. 1986

Los ecosistema fluviales tienen una estructura jerárquica



Poff 1997

La selección se da de forma jerárquica: FILTROS AMBIENTALES



Las especies se caracterizan por su

NICHO ECOLÓGICO

NICHO FUNCIONAL

No es al azar, está gobernado por la evolución


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-

Bare

s et

al 2

00

4



Especies que ocupan un mismo hábitat tienen o no rasgos similares?

Especies relacionadas evolutivamente tienen o

no rasgos similares?

Especies que ocupan el mismo hábitat (mismo punto de muestreo)

están o no relacionadas?

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


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



Cavender-Bares et al 2004

Especies

Comunidades

A B CD E F

H IGRasgos

A B C D E F H IG

Especies

Rasgos

Comunidades

Filtro ambiental Competencia

Phylogenetic Overdispersion




Conservación de rasgosSupradispersión fenotípica

Convergencia de rasgosAgrupación fenotípica

ABIOTIC BIOTIC




p.e. Quercus

Convergencia de rasgosAgrupación fenotípica

ABIOTIC




Conservación de rasgosSupradispersión fenotípica

BIOTICp.e. Hydropsyche




Downstream

Headwaters

Midstream

Midstream/Downstream

p.e. Hydropsyche

Múrria 2009

Phylogenetic Clustering




Conservación de rasgosAgrupamiento fenotípico

ABIOTIC

p.e. Dactylogyrus



Cómo se mantiene la coexistencia de especies con rasgos similares?

PARTICIÓN DEL NICHO ECOLÓGICO / FUNCIONAL

(desplazamiento de caracteres)

LOTERIA COMPETITIVA


La plasticidad del rasgo

Algunos rasgos presenta más plasticidad fenotípica que otros

Humpesch 1979


La plasticidad del rasgo

Población 1 crece en elevadas altitudes (con poco O2)Población 2 crece en condiciones normales

Rasgos biológicos: TIPOS DE RASGOS

Rasgos biológicos y categorías

MORFOLÓGICOS


MORFOLÓGICOS



CICLO VITAL



REPRODUCCIÓN Y DISPERSIÓN



FISIOLÓGICOSY COMPORTAMIENTO









Están basados en el nicho ecológico de las especiesDistribución + Tolerancia ecológicaMayor labilidad que los rasgos biológicos

Ejemplos:

Rasgos ecológicos

Rasgos biológicos: USOS

Ventajas y utilidades

Los rasgos biológicos permiten: (1) 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

PERMANENTE

INTERMITENTE

EFÍMERO

Bonada et al 2007


GRADIENTE NATURAL

spiracle (air)

gills

tegument

Respiration technique

decrease of oxygen

%Organic pollution spiracle (air)

Heavy metals small body size

Riparian forest shredders

Cargo-ships bud production

Flow reduction swimming

Flow increase streamlining

++

+--+

Impact Change of Type relative

abundance


GRADIENTE ANTRÓPICO

Rasgos biológicos: COMO UTILIZARLOS

Bases de datos disponibles

Europa Tachet et al. 2002. Invertébrés d'Eau Douce. CNRS éditions, Paris.

América del NorteBêche et al. 2006. Freshwater Biology 51:56-75.Vieira et al. 2006. http://pubs.water.usgs.gov/ds187.

América del SurTomanova 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.


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).




g. Leptonema (Hydropsychidae) – Sud América

0

10

20

30

40

SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve

0

10

20

30

40

SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve

SF+M - Sedimento fino y microorganismosDet<1 - Detritus <1mmDet>1 - Detritus vegetales >1mmMiF - Micrófitos vivosMaF - Macrófitos vivosAM - Animales muestros >1mmMIIn - Microinvertebrados vivosMAIn - Macroinvertebrados vivosVe - Vertebrados

(*SF+M sólo se codifica cuando domina en el alimento ya que podría ser ingerido accidentalmente)

Proporciónmedia (%)

*

*

Rasgo biológico

Categorías SF+M Det<1 Det>1 MiF MaF AM MIIn MAIn Ve

Código difuso 0 3 2 2 1 0 0 2 0

Alimentación


Análisis de datos

Filogenia (covariable)?

coinercia

ADE4 de R (http://cran.r-project.org/)

Rasgos biológicos: AMÉRICA DEL SUR

Su uso en la zona Neotropical

Sylvie Tomanova



66 estaciones de muestreo (Bolivia), con diferente grado de perturbación antrópica





Los rasgos pueden utilizarse como herramienta de bioindicación en la zona Neotropical

Rasgos biológicos

ReferenciasBonada, 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.

Rasgos biológicos

ReferenciasHooper, 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.

Rasgos biológicos

ReferenciasStatzner, 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.

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