Ecología de Comunidades Submareales

1. Ecología de Comunidades Submareales Curso Ecología Litoral Alejandro Pérez Matus Abril 5 de 2012

2. Estructura Clase expositivas Debates temáticos Exposición de otros investigadores (19 de Abril) Practica, principalmente uso de Excel e interpretación Evaluación: Participación Tutoriales Examen de esta sección

3. Que es la ecología (cronología de definiciones) Ernst Haeckel 1866 (visualizo la economía orgánica mundial en la cual todas las especies cumplen un rol). La ciencia de la totalidad de interacciones entre el organismo y su ambiente orgánico . “la ontogenia resume a la filogenia” Charles Elton 1927. Historia Natural Científica Eugene Odum 1963. Estructura en función de la naturaleza Charles. J. Krebs 1972. El estudio científico de las interacciones que determinan la distribución y abundancia de los organismos. McNaughton & Wolfe 1979. El estudio científico de las relaciones entre los organismos y el medio ambiente. Pianka 1988. el estudio de las relaciones entre organismos y la totalidad de los factores físicos y biológicos que los afectan e influencian. Ecología es…el estudio científico de los procesos y mecanismos que influencian la abundancia y distribución en el tiempo y el espacio de entidades vivas o sus asociaciones (desde el nivel genes a la biósfera) y su interacción por medio del flujo e intercambio de energía, materia e información.

4. Clases Clase 1. Variables  y factores físicos y biológicos en ambientes submareales rocosos.  Clase 2. Variables físicas y biológicas, cambio climático en ambientes dominados por especies estructurados de hábitat (macroalgas pardas y corales)  Clase 3. Segregación de nicho ecológico, conducta de especies marinas para enfrentar el medio subacuático: caso de estudios en zona intermareal y submareal. Charlas de investigadores de mi laboratorio Dr. Sergio Carrasco y Fabián Ramírez (UAB). Clase 4.Sucesión ecológica, estrategias reproductivas, conexión individuo/población/comunidad. 

5. Las hipótesis son potenciales explicaciones que dan cuenta de nuestras observaciones del mundo externo. Carl Popper Describen las relaciones de “causas y efectos” entre mecanismos propuestos o procesos (la causa) y nuestras observaciones (el efecto) Observación Inicial Predicción Experimentación (mensurativo, manipulativo) Sugerente Observación nueva Generar Hipótesis Predicciones (de acuerdo) Confirmar Observación Inicial No, entonces modificar

7. Intermareal vs Submareal Ecología: intermareal rocoso

9. Pelágico (zona afótica) Zona Mesopelágica: mas alta de la zona afótica (trópico hasta 700 a 1000 m) Zona Batipelágica: entre los 10º a 4ºC entre los 700 a 1000 hasta los 2, 4000 m. abisal pelágico: limite inferior, cerca de los 6000 m zonas de las fosas abisales es la zona hadalpelagica. Zona de profundas fosas (6000 a 10000 m), la mayor área. Bentónica (fótica) zona sublitoral abundancia de organismos, diversas comunidades (incluidos corales, kelp, pasto marino) Existen dos zonas de transición: - Entre ambientes terrestres y marinos (intermareal o zona litoral) - Entre ambientes lacustres y marinos, agua salda y dulce se encuentran y mezclan los estuarios

10. Zonas de Transición • Ambientes terrestres y marinos • Ambientes lacustres y marinos • Zona Intermareal y Submareal Menos acceso Patrones recurrentes Estructuran Comunidades Regulación de las comunidades Gradientes predecibles Factores ambientales y bióticos

11. Ecología Submareal: patrones 1. Procesos a escala local: Gradientes ambientales: temperatura, disturbios físicos, dinámica de parches, flujo, sedimentación y luz. Gradientes Bióticos: presión de consumidores, competencia, reclutamiento, cascadas tróficas, 2. Procesos a mesoescala: Conectividad, enfermedades, productividad y termoclina.

12. Submareal Rocoso Invertebrados sésiles Macroalgas pardas Macroalgas foliosas Invertebrados sésiles

13. Submareal rocoso Infra-litoral: zona somera (baja profundidad), hasta limite de fotosíntesis dominado por macroalgas Circa-litoral: zona de mayor profundidad dominado por invertebrado sésiles. Sublitoral

14. Infralitoral Influenciado por la pendiente, el fondo y la naturaleza del sustrato Pendiente: tipo de sustrato (fundamental, determina estructura de comunidades locales) Algas o Invertebrados Superficies horizontales vs verticales

15. Circalitoral

16. Superficies horizontales Dominadas por macroalgas , mayor sedimentación.

17. Superficies verticales están mas protegidas de disturbios físicos y biológicos Angulo del sustrato depende de: Interacción entre herbivoría + depredación Competencia Reclutamiento Disturbios Flujo(corrientes) Sedimentación

18. “aparición de zonas profundas” Especies de invertebrados que emergen en abundancia en zonas profundas Diferencias entre comunidades de invertebrados disminuyen con la profundidad Aumento de hasta 4 veces Profundidades > 30 m Depredación Reclutamiento Flujo + Sedimentación + Competencia por espacio

19. Ecotonos Zona templadas: conspicuo entre infralitoral – circalitoral Macroalgas pardas y kelps Son abundantes entre los 10-25 m Zonas tropicales: ausencia de kelps

20. Macroalgas pardas Sub dosel: principalmente dominado por algas rojas y verdes 5 – 20 m No hay dosel: Cobertura primaria dominada por algas crustosas coralinas Reducen la abundancia de invertebrados sésiles mayores (interferencia) Distribuciones disjuntas

21. Especies ingenieras Especies erectas generan hábitat verticales : modifican la estructura y agregan especies Alteran patrones de circulación: influencian alimento, refugio a predadores, larvas

22. Zonación Variación importante de especies generadoras de hábitat: mitilidos, kelps, ascideas, gorgonaceas Gradientes verticales como la elevación Modifican procesos a escala local y gradientes

23. Gradientes ambientales

24. Temperatura Variabilidad en la temperatura ocurre por: a) Calentamiento solar en la superficie del océano b) Grado de mezcla vertical de aguas frías y profundas Fuerza de este cambio: Vientos, mareas, estratificación Termoclina disminuye con la profundidad y su fluctuación determina la magnitud en la zona litoral por ende estrés termal

25. Mezcla de aguas turbulentas, previenen que aguas someras se calienten. Disminuye estrés termal. Excepto fenómenos de el Niño Estrés termal incrementa entre los 3-12 m (zonas abiertas disminuye el estrés) Bajo la termoclina, estrés termal se reduce Regímenes de Ondas internas (fluctuación de la Temperatura) 28-35 m son bajas pero aumentan con las zonas de surgencias

26. Efectos de la temperatura Temperatura es isoterma en zonas medias Organismos bentónicos que viven en el trópico. Zonas de surgencias Relación inversa entre la distribución de corales blandos y zonas de surgencia Mortalidades importantes cerca de zonas de surgencia Invertebrados son impactados negativamente por anomalías termales

27. Termoclinas: importante en algas bentónicas y fitoplancton Nutrientes y fitoplancton Macroalgas pardas dependen de nutrientes (Nitrógeno) Nutrientes: control biogeográfico de los kelps Nutrientes quedan “atrapados” en la termoclina Surgencias predecibles: Impactos biológicos son mas dominantes

28. Disturbios físicos: variación Importantes en baja marea Sobretodo en el intermareal rocoso Disminuye con la profundidad Comunidades marinas en zonas profundas son mas estables (consistencia numérica) Comunidades someras son mas afectadas

29. Dinámica de parches Trayectoria de colonización Recuperación frente a disturbios Dos tipos de disturbios que afectan la recolonización y recuperación Tipo I: Mortalidad de residentes: liberan un parche circunscrito por sobrevivientes del mismo ensamble Tipo II: Aislado del mismo ensamble

30. Recuperación de comunidades I. Crecimiento (reproducción asexual) Especies que son rápidas en crecer Larvas de vida corta distancias cercanas Larvas de vida larga distancias amplias Inmigración de adultos II. Especies oportunistas Dispersión de especies. Sucesión es estocástica (depende de dispersión de distancias mayores) Variable

31. Disturbios a gran escala El Niño: disminuye nutrientes Mortalidad masiva de Macroalgas pardas Perdida de peces y “outbreaks” de anfípodos y otros pastoreadores Parches interrumpidos Recuperación

32. Recuperación

33. Disturbios episódicos “bottom up” forzado por los nutrientes Fluctuación del mutualismo Kelps Mitilidos Incrustantes

34. Flujo Movimientos Desalojo de especies sésiles Mitilidos, otras especies. Disminuye con la profundidad Velocidad del agua 30 veces entre 5 – 60 m (marejadas fuertes) y 25 marejadas débiles Topografía del fondo la velocidad del Flujo Montes submarinos Fiordos Dominados por suspensivoros

35. “camino larval” vs “camino de alimento” Alimento Predice el tipo de suspensívoros pasivos o activos Larval Predice abundancia y reclutamiento (organizado por reclutamiento sucesivo) Flujo puede ser reducido hasta un 54%

36. Sedimentación Inversamente relacionado con el flujo Mayor sedimentación menor suspensívoros Poblaciones costeras y relaves Altera la diversidad y distribución de algas

37. Luz Define los limites inferiores de las macroalgas (algas rojas pueden permanecer en bajas intensidades de luz) Ausencia de luz por el subdosel Epifaunaseria la que domine estos ambientes

38. Gradientes Bióticos

39. Tres predicciones 1. La depredación es menor en ambientes 2. Factores bióticos determinan la zona baja (inferior) 3. Factores físicos controlan la distribución superiores

40. Presión de consumidores a) Aves y peces b) crustáceos decápodos y c) equinodermos

41. Dependen de: a) supervivencia y b) habilidad y conducta de forrajeo Presión de consumidores es menor en zonas someras Corrientes impiden la habilidad de control

42. Efectos indirectos y no lineales en la depredación Interacciones bióticas como el consumo de presas por múltiples depredadores (MPE) MPE puede ser mayor o menor de la esperada de la independencia de cada consumidor Reducción es la mas frecuente en MPE (PIG e Interferencia entre consumidores) Aumento ocurre cuando un depredador ejerce una respuesta conductual sobre su presa incrementando la vulnerabilidad al otro depredador.

43. Depredación múltiple Riesgo de Aumento: Depredadores ponen dos demandas en conflicto sobre la presa (espacial, temporal, conducta). Esto ocurre cuando depredadores forrajean sobre microhabitats. Defensas de la presa actúan de manera eficiente sobre un consumidor . Vance-Chalcraft & Soluk 2005 Oecologia 146:452-460

44. Riesgo de Reducción:Ocurre cuando depredadores inducen una defensa generalizada sobre la presa que reduce la probabilidad de captura a cualquier depredador Ocurre cuando depredadores interfieren reduciendo el éxito de forrajeo de los depredadores Siddon & Witman 2004. Ecology

45. Depredación intragremio Depredaciónintra-gremio: Ocurre cuando depredadores interfieren en una interacción trófica directa entre ellos. Un depredador se alimenta de aquel que compite por el mismo recurso limitante Depredador intra-gremio y presa intra-gremio: prevalece sobre todas las MPE Depredaciónintra-gremio: predice efectos cascada donde la presa se beneficia del consumo entre depredador IG y presa IG. Efectos de P. IG depende de la estructura del hábitat

46. Competencia Espacio es la principal limitante Diversos mecanismos: alelopatía (bioquímicos que estimulan el crecimiento) Crecimiento rápido Superposición Agresión Estipes y latigazos Competencia algal-animal disminuye con la profundidad

47. Macroalgas pardas Aumento de alimento (+) Interacción competitiva (-) Incremento de la sedimentación (-) Regímenes de alto flujo, las macroalgas pardas influencian negativamente por a) Latigazos b) desalojo (algas a la deriva ). Positivamente por detritus (MOP) Regímenes de bajo flujo solo algunos efectos negativos por velocidad de flujo Diferentes tipos de regímenes en un gradiente?

48. Competencia Competencia: Ocurre cuando organismos inhiben el acceso a recursos de baja disponibilidad a) Explotativa: Ocurre cuando competidor consume recursos limitantes b) Interferencia: Interacción directa, toma en cuenta una agresión Comunidades partición la utilización recursos Clave para entender la coexistencia Múltiples recursos (ejes de nicho). Diferentes tipos de datos “problemas de incorporar diferentes ejes para la misma medida” Unificación para entender sobreposiciónsobre múltiples ejes

49. Reclutamiento Modelo: influencian la comunidad de adultos (“supplysidetheory”) Existen zonas y agregaciones que reciben propágalos en grandes cantidades generando una “sabana” de reclutamiento Sabana: No ocurre en zonas profundas (depredación) Diferencias en la historia de vida, dispersión en zonas someras vs profundas.

50. Procesos a meso escala • Reto de entender procesos espaciales y temporales • Dispersión es esencial integra la organización ecológica y depende del individuo: a) modos de alimentación, b) conducta reproductiva, c) Biología poblacional , d) organización comunitaria • Escala: procesos dispersivos limitan entre generaciones, biogeografía y evolución • Conectividad: plantas e invertebrados conectados por propágalos y larvas