biodiversidad

1. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 1
TEMA 2.
BIODIVERSIDAD
• Definición y niveles de biodiversidad.
• Medición de la diversidad.
• Patrones de diversidad biológica en el
espacio y en el tiempo.
• Biodiversidad y funcionamiento de los
ecosistemas.
http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/es/

2. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 2
DEFINICIÓN DE
BIODIVERSIDAD
• La riqueza de la vida sobre la Tierra,
los millones de plantas, animales y
microorganismos,
los genes que contienen
y los intrincados ecosistemas
que contribuyen a construir el medio natural
(World Wildlife Fund, 1989)
• La diversidad funcional y taxonómica de los
organismos
en todas las escalas espaciales y temporales
o NO sólo el número de especies
o NO sólo la abundancia relativa de cada especie
o Todos los aspectos de la diversidad biólógica
GENES
ESPECIES
HISTORIA EVOLUTIVA
COMUNIDADES
Y ECOSISTEMAS
Diversidad genética
Diversidad
taxonómica
Y filogenética
Diversidad funcional
NIVELES DE
BIODIVERSIDA
D

3. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 3
DIVERSIDAD TAXONÓMICA vs.
FUNCIONAL
Grupos funcionales:
• especies agrupadas por caracteres
análogos
• Papeles funcionales similares
en un ecosistema
Grupos taxonómicos:
• organismos agrupados por caracteres
homólogos compartidos
• Historia evolutiva común
Eukarya (Dominio)
Animalia (Reino)
Arthropoda (phylum)
Uniramia (subphylum)
Insecta (clase)
Diptera (familia)
Drosophila (género)
melanogaster (especie)
EJEMPLOS:
•Niveles tróficos (ej., productores,
consumidores, descomponedores)
• Ciclos vitales (ej., semélparos, iteróparos;
anual, bienal, …)
• Fisiologia (ej., C3, C4, fijadores de
nitrógeno)

4. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 4
DESCRIPCIÓN DE LA DIVERSIDAD
TAXONÓMICA
Estimación de un
total de 10-50
millones de especies
Identificación y
descripción científica de
aprox. 1.413.000
especies (Wilson 1992)
+ 300.000 especies
fósiles

5. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 5
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD A
DIFERENTES ESCALAS ESPACIALES
TIPOS DE DIVERSIDAD
ALFA: riqueza específica de una
comunidad local
BETA: cambio de composición específica
a lo largo de un gradiente ambiental o
geográfico. HETEROGENEIDAD
(DIVERSIDAD) DE HÁBITATS
GAMMA: riqueza específica de una región
o continente
MÉTODOS DE MEDICIÓN
INDICES DE DIVERSIDAD
RIQUEZA ESPECÍFICA
CURVAS ESPECIES-ÁREA
GAMMA/ALFA
RIQUEZA ESPECÍFICA

6. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 6
Un ejemplo de estimación de
diversidad alfa, beta y gamma

7. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 7
PREGUNTAS CLAVE SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
1. ¿Es aleatoria la variación de la
biodiversidad en el espacio y en el
tiempo?
2. ¿Es la biodiversidad un epifenómeno
pasivo consecuencia de la historia,
azar, clima, geografía y evolución?
O, ¿es la biodiversidad un agente
activo en los procesos ambientales?
Y por tanto, ¿tiene interés conocer los
patrones de diversidad en el
espacio y en el tiempo (patrones de
distribución y abundancia de las
especies)?
S = f(R), ó
S = f(FA, R)
S= especies
FA= factores abióticos
FB= factores bióticos
R= factores aleatorios
S = f(FA, FB, R)
FA, FB = f(S, R)

8. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 8
FACTORES QUE DETERMINAN
LOS
PATRONES DE DIVERSIDAD
• Abundancia de recursos
• Tasa de producción de recursos (productividad del
hábitat)
• Variabilidad climática
• Estrés ambiental (necesidad de adaptaciones
especiales)
• Historia (edad evolutiva)

9. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 9
Conjunto regional
de especies
Factores abióticos
Factores bióticos
Factores históricos
Composición de
la comunidad
1. Conjunto regional de
especies: tectónica, evolución,
cambio climático, catástrofes
(ej., impactos de asteroides), …
2. Distribución y abundancia
dentro de una región: Tª
, pH,
precipitaciones, fertilidad, …
2. Distribución y abundancia
dentro de una comunidad
local: Estructura de la
comunidad (predación,
competencia, …)

10. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 10
1. OBSERVACIONES:
A. Descripción de los patrones de diversidad.
B. Biodiversidad y factores abióticos y bióticos están relacionados.
Problema: múltiples factores causales potenciales correlacionados entre si.
2. Construcción de MODELO explicativo:
• Factores abióticos y/o bióticos como determinantes de la diversidad.
Ej., Biodiversidad vegetal = precipitación
3. Establecer HIPÓTESIS CONTRASTABLES del modelo:
• Ej.: mayor precipitación = mayor diversidad
3. CONTRATE DE HIPÓTESIS mediante experimentos (u
observaciones):
• Variación de un(os) factor(es) y control del resto.
PATRONES DE BIODIVERSIDAD EN EL
ESPACIO

11. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 11
FA =
evapotranspiración
potencial
EJEMPLOS DE PATRONES EN EL
ESPACIO
Gaston, K. 2000. Global patterns in biodiversity. Nature 405:220-227.
S = f (FA)

12. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 12
EJEMPLOS DE PATRONES EN EL
ESPACIO
Gaston, K. 2000. Global patterns
in biodiversity. Nature 405:220-
227.
Riqueza específica de
aves (cuadrículas de
611,000 km²)
FA = latitud
S = f (FA)

13. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 13
La biodiversidad en el espacio: Plantas vasculares

14. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 14
S = f (FA), FA = latitud, precipitación, evapotranspiración

15. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 15
FB = propiedades de la vegetación
EJEMPLOS DE PATRONES EN EL
ESPACIO
S = f (FB)

16. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 16
PATRONES DE BIODIVERSIDAD EN EL
TIEMPO
• Escala geológica: Registro paleontológico
• Escala ecológica: Sucesión
En ambos casos, evidencias de INCREMENTOS DE
DIVERSIDAD CON EL TIEMPO

17. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 17
SUCESIÓN: CAMBIOS TEMPORALES
DE DIVERSIDAD A CORTO PLAZO
Sucesión faunística (aves,
insectos) tras el abandono de
campos de cultivo

18. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 18
BIODIVERSIDAD Y FUNCIONAMIENTO DE
LOS ECOSISTEMAS
Funcionamiento de un ecosistema:
Conjunto de actividades vitales de plantas, animales y microorganismos
y los efectos que estas actividades tienen en las condiciones físicas,
químicas y biológicas del ambiente
Funciones de un ecosistema:
• productividad
• biomasa
• ciclos de nutrientes y energía
• flujo de gases (ej., CO2)
• …

19. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 19
Redundancia
Biodiversidad
Funcióndelecosistema
Especies clave
(“keystone”)
FA, FB = f (S)
“A long-simmering debate among
ecologists over the importance of
biodiversity to the health of ecosystems has
erupted into a full-blown war. Opposing
camps are dueling over the quality of key
experiments, and some are flinging barbs at
meetings and in journals.”
Kaiser, J. 2001. Rift Over Biodiversity
Divides Ecologists. Science 289: 1282-
1283.

20. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 20
COMPONENTES DE LA BIODIVERSIDAD
IMPORTANTES EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS
ECOSISTEMAS
1. RIQUEZA ESPECÍFICA
2. COMPOSICIÓN ESPECÍFICA (identidad de las especies)
• Especies clave (“keystone”)
• Ingenieros del ecosistema (“ecosystem engineers”)
• Organismos con alta importancia en la comunidad
ESPECIES CUYA PÉRDIDA TIENE EFECTOS
DESPROPORCIONADOS EN LA COMUNIDAD, EN
COMPARACIÓN CON OTRAS ESPECIES

21. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 21
Diseños experimentales Cedar Creek (Minnesota).
Parcelas establecidas en 1993 con
biodiversidades vegetales que oscilan
entre monocultivos y 32 especies

22. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 22
Number of species
Changeinbiomass(g/m
2
)
[responsetoelevatedCO2
and/orN]
comparedtoambientCO2
andambientN
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 4 9 16 1 4 9 16 1 4 9 16
elevated
CO2 effect
(ambient N)
N addition
effect
(ambient CO2)
combined elevated CO2
and N addition effect
+18%
+7%
+10%
+18%
+22%
+2%
+11%
+17%
+15%
+34%
+36%
+25%
Reich et al. 2001 Nature
Resultados del experimento BioCON
http://www.lter.umn.edu/biocon/

23. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 23
RESPUESTAS DE LOS ECOSISTEMAS A LOS CAMBIOS
DE BIODIVERSIDAD (estudios experimentales)
1. Niveles de funcionamiento de los ecosistemas
• Productividad global se incrementa con la riqueza específica.
• La producción vegetal se reduce con la reducción de la diversidad local y
regional.
• Los declives en el funcionamiento pueden ser graves cuando el número de
especies es muy bajo (ej., cultivos)
CAUSAS
• “Efecto de muestreo”: cuando una región contiene especies que varían en
su productividad u otra función, los ecosistemas más diversos tienen una
mayor probabilidad de contener especies de alta productividad
• Efecto de complementariedad: un incremento en la diversidad genera un
número creciente de especies complementarias en el uso de recursos, dado que
explotan diferentes nichos y así hacen uso efectivo de un mayor rango de
recursos
Issues in Ecology 4 (Ecological Society of America)

24. ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC
CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 2 > 24
RESPUESTAS DE LOS ECOSISTEMAS A LOS CAMBIOS
DE BIODIVERSIDAD (estudios experimentales)
2. Resilencia y estabilidad del funcionamiento del ecosistema
• Estabilidad: atributo a largo plazo difícil de analizar experimentalmente.
Reducciones en la diversidad vegetal redujeron la resistencia a sequías en praderas
• Las fluctuaciones de las funciones (ej., productividad) pueden ser mayores
cuando se reduce la riqueza específica (estudios con comunidades microbianas).
• Los procesos a nivel de ecosistema, tales como los niveles de nitrógeno edáfico,
el uso del agua, la productividad vegetal y los ciclos de plagas y enfermedades
pueden hacerse más variables con las reducciones de diversidad
CAUSAS:
• La capacidad de las especies competidoras de reemplazarse o
compensarse entre si
• “Efecto de la cartera de valores” (“portfolio effect”): las propiedades
acumultivas (como las funciones ecológicas) muestran fluctuaciones menores en
sistemas con muchas especies (del mismo modo que las carteras de acciones
diversificadas muestran menor varianza a largo plazo que las especializadas en
uno o unos pocos valores)
Issues in Ecology 4 (Ecological Society of America)