MEASURING BIODIVERSITY

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USOS Y DEFINICIONES

• Interesados en diversidad desde Clements (1916)
• Se identifican patrones de variación espacial y
  temporal en comunidades
• Se ven como indicadores del bienestar de los
  ecosistemas
• el concepto se hace menos claro cuando uno entra
  en detalles.
• la culpa de esto, que se desarrollan gran
  cantidad de medidas de diversidad
• Dificultad de definir la diversidad porque
  consiste en dos componentes
• La variedad y la abundancia relativa de especies

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BIODIVERSIDAD EN LA ACTUALIDAD

• Cuál es el estado actual de la biodiversidad de
  nuestro planeta?
• TOTAL 1.4 millones de especies
• El número de especies puede ser de 5 a 30
  millones
• Muchos grupos se conocen bien, otros no. Hay
  habitats importantes que no estan explorados

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USOS Y DEFINICIONESImportancia en la actualidad
para la ecología teórica y aplicada

• Explicación de patrones latitudinales de
  diversidad que son sistemáticos y predictivos
• Porque se asocian diversidad y area
• El debate de diversidad-estabilidad
• Aspectos aplicados en conservacion

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Otros aspectos de la diversidad biológica

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USOS Y DEFINICIONESASPECTOS METODOLOGICOS

• Muchas formas distintas de calcular indices de
  diversidad
• 1. Contar número de especies
• 2. Describir sus abundancias relativas
• 3. Combinando los dos componentes
• Hay hasta 140 indices distintos
• El muestreo tiene también importancia en los
  estudios de diversidad
• La riqueza de especies, es solo un componente de
  la diversidad, pero es relativamente simple de
  medir y ha sido utilizado con éxito en muchos
  estudios.
• Las medidas de diversidad son a menudo más
  informativas que el solo conteo de especies

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USOS Y DEFINICIONES BIODIVERSIDAD

• Nace en 1988 por E.O. Wilson en un congreso sobre
  desaparición de especies
• Biodiversidad (biovida, diversidad variedad)
• un gran éxito y se utiliza en muchos foros
• La biodiversidad es la lista de especies y
  diversidad biológica es la variedad
• Es como el idioma, tienes una lista de las
  palabras que puede ser muy grande, pero la mayor
  parte de la gente solo utiliza unas pocas.
• Biodiversidad diccionario. Diversidad nº y
  proporciones de especies

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Biodiversidad y Diversidad
Cuántas especies hay en la tierra?
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Métodos para medir la biodiversidad

• Riqueza de especies
• Uniformidad de las especies
• Disparidad
• Rareza de las especies
• Variabilidad Genetica.

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Midiendo la biodiversidad

• Riqueza de las especie el número total de
  especies en un área cuantificada.
• Uniformidad de las especies el grado al que el
  número de organismos individuales es
  uniformemente dividido entre las especies
  diferentes de la comunidad.

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Midiendo la Biodiversidad

• Disparidad mide las diferencias fenotícas entre
  especies resultado de las diferencias genéticas
  dentro de una población.
• Rareza de las especies la rareza de los
  organismos individuales dentro de un área
  cuantificada.

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Biodiversidad Genética

• Variabilidad genética cada población de una
  especie contribuye con biodiversidad adicional
  dado a la variación entre genes.

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Elevar un nebulizador con insecticida al dosel
del bosque
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Colocar una serie de sabanas en el suelo del
bosque ...
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Después de una hora , se colectan todos los
invertebrados que caen sobre las sabanas.
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Biodiversidad y Diversidad
Erwin obtuvo 163 especies distintas de
escarabajos de media por especie de árbol, más
1073 especies que podían estar en otros tipos de
árboles. Estimó que existían unas 70 especies
distintas de árboles en una hectárea de selva
tropical por lo que en una hectárea puede haber
hasta 11.140 (70 163) especies de escarabajos.
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Cuantas diversidades hay?
Diversidad filogenética Se considera también la
cantidad de organismos con historias evolutivas
distintas que existen en un determinado lugar,
interesa más preservar las líneas distintivas (es
preferible salvar un mamífero y un pez que dos
mamíferos).
Diversidad taxonómica Diversidad meramente de
clasificación.
Estructural Se refiere a la organización en
niveles de complejidad troncos, ramas, tejidos,
células, membranas o a nivel de organizaciones
superiores, como comunidades biológicas
(terrestres, oceánicas, montañosas, de aguas
superficiales, de aguas subterráneas, etc.)
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Cuantas diversidades hay?
Funcional Incluye toda la variedad de procesos y
relaciones funcionales entre organismos y
sistemas.
Diversidad genética Variabilidad global
existente a nivel del material hereditario.
Diversidad ecológica Diferencias de estructura,
funcionamiento y distribución espacial que
mantienen los ecosistemas.
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Productividad

• Incremento de la productividad en un área
  corresponde con un incremento de la
  biodiversidad.
• Ej. Un bosque tropical comparado con un área
  desertica o tundra

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Biodiversidad y las relaciones con la
funcionalidad de los ecosistemas

• Comunidades diversas son tipicamente mas estables
  y funcionan mas eficientemente.
• La perdida de una serie de especies genera un
  nicho no ocupado, potencialmente afectando los
  procesos de un ecosistema.
• Los eventos de extinción son comunmente seguidos
  de altas tasas de diversificación.

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Biodiversidad Especies exoticas

• Ecosistemas con altas medidas de biodiversidad
  son mas resistentes a especies invasoras

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Especies clave sombrilla

• Especies cuya presencia o requerimientos de
  recursos afectan el funcionamiento del
  ecosistema.
• Salud de especies sombrilla es una manera de
  monitorear la salud de un ecosistema.

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Biodiversidad- Productividad Estabilidad

• El funcionamiento y sostenibilidad de los
  ecosistemas puede depender de su diversidad
  biológica
• Hipótesis de Elton Ecosistemas mas diversos, son
  más estables
• Hipótesis de Darwin comunidades vegetales más
  diversas son más productivas

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Cedar Creek (Minesota,USA)

• Experimentos con pastizales naturales
• Experimentos con pastizales sembrados
• 147 plots de 3 x 3 m
• 1,2,4,6,8, 12, 24 especies asignados azarosamente
• 10 g m-2 semillas

David Tilman
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Experimentos naturalesRiqueza-Producción- Uso
nutrientes

• Producción del ecosistema aumentó
  significativamente con la biodiversidad de
  plantas
• Los principales nutrientes limitantes (nitrógeno)
  era utilizado mas completamente

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Experimentos de campo Riqueza- Producción- Uso
nutrientes

• Más Riqueza- Más Producción
• Mejor uso de nutrientes
• Menos perdidas de N por lavado de los ecosistemas

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Diversidad Producción- Sostenibilidad

• Resultados de ambos experimentos apoyan la
  hipótesis
• Diversidad-productividad
• Diversidad sostenibilidad
• Mejor uso de nutrientes
• Menores pérdidas de nutrientes, menor necesidad
  de abonado

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Biodiversidad-estabilidad

• Estabilidad dos componentes
• Resistencia de un ecosistema a la perturbación
• Elasticidad, la velocidad de recuperación tras la
  perturbación.

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Biodiversidad Estabilidad en Cedar
CreekEfecto de sequia

• En 1988 se produce una fuerte sequía
• Se estudia
• Resistencia a la sequía, comparando la biomasa
  durante la sequía con la de años antes
• Recuperación (elasticidad), comparando biomasa 4
  años después de sequía con biomasa antes de sequía

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Resistencia a la sequia

• Compara la biomasa 1988 (sequía) con la de antes
  de sequía (1986)
• Aumento de la resistencia con el numero de
  especies
• Parece alcanzarse una meseta a partir de 11
  especies

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Recuperacion tras sequia (elasticidad)

• Compara la biomasa 4 años después de sequía con
  biomasa antes de sequía
• Los pastizales con menos de 5 especies se
  recuperan peor

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Conclusiones Biodiversidad Estabilidad Cedar
Creek

• Los ecosistemas más diversos son más estables
  porque
• Son más resistentes, disminuye menos la biomasa
  con la sequía
• Son más elásticos, son capaces de recuperarse
  mejor
• La relación no es directamente proporcional a
  las especies
• Por ejemplo Por encima de 11 especies se alcanza
  una meseta. Redundancia de especies?

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Taxonomia

• Nuevos descubrimientos
• Agrupamiento
• Separación aparte
• Filogenias mostrando las relaciones pasadas
  entre organismos usando linajes evolutivos.

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Incrementando el número de especies mundialmente

• Concepto filogenético de especies
• Bases de datos
• Incremento de la exploración humana
• Tecnología microscopio electronico y evidencia
  usando AND mitocondrial.

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BIODIVERSIDAD EN LA ACTUALIDAD DESGLOSE EN GRUPOS

• Artrópodos Insectos, 800.000 Plantas
  superiores, 248.400 Resto de artrópodos
  (arañas, ciempiés y cangrejos), 200.000
• Reptiles, 6.300 Equinodermos (estrellas y
  erizos de mar), 6.100 Microorganismos
  procariotas(bacterias y cianobacterias), 4.800
  Anfibios, 4.200 Mamíferos, 4.000

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Reflexiones

• E.O. Wilson Sobre los seres vivos con los
  que compartimos la Tierra desconocemos su número
  y que tipo de cosas (nuevos fármacos o productos
  químicos) pueden ofrecernos. Es como un
  biblioteca con libros sin leer, y ni siquiera
  hemos acabado el primer capítulo.... estamos
  perdiendo las especies que hay a nuestro
  alrededor antes de que podamos pasar a la pagina
  siguiente

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Métodos taxonómicos usados en relación a la
cuantificación de la biodiversidad

• Concepto filogenético de especie
• Concepto biológico de especie
• Concepto evolutivo de especie

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Concepto filogenético de especie

• Los taxa son separados en especies si ellos son
  diagnosticados como diferentes ya sea por su
  información fenotipica o genotipica.
• Esto lleva a un incremento en el número de
  especies.
• No permite que la variación natural dentro de las
  poblaciones sea utilizada para separar especies.

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Concepto biologico de especies

• Grupos de organismos que pueden entrecruzarse
  libremente bajo condiciones naturales.
• Más comunmente usado de las tres

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Concepto evolutivo de especies

• Se agrupan los organismos usando relaciones
  ancestro/descendiente que se puede seguir en el
  registro fosil
• Se enfoca es estudiar las características
  morfológicas de organismos cercanamente
  relacionados.

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Problemas en general

• Medir biodiversidad es un proceso complejo que
  involucra muchas facetas.
• Se pueden aplicar varios conceptos de especies.
• Biodiversidad puede reducirse a un solo número.
• Estudiar biodiversidad usando todos los procesos
  de un ecositema a todas las escalas.
• En un intento de preservar biodiversidad muy a
  menudo tendemos a ser especiesitas favoreciendo
  las especies mas populares.

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Conclusiones

• Generalmente, areas de alta productividad estan
  correlacionados con un incremento en la
  biodiversidad.
• Biodiversidad también se mide usando la
  variabilidad de diferentes poblaciones de una
  sola especie.
• Biodiversidad puede ser reducido a un solo número
  creando complicaciones comparando la
  biodiversidad de diferentes ecosistemas.
• La importancia de la biodiversidad es aceptada
  por algunos y no por otros.

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Biodiversidad Más especies en los TROPICOS

• Fue notado por Darwin y Wallace
• Porque????
• Hipótesis del tiempo, no equilibrio
• Hipótesis interacción entre especies ,
• equilibrio

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• 7 de la superficie de la tierra contiene mas del
  50 de las especies
• 1.4 a 1.8 milliones de especies han sido
  descritas en el mundo
• Cuantas hay sin describir?
• MUCHAS
• Estimados del total de diversidad 3 - 30
  milliones

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• Hormigas
• 100-200 especies a 20o latitud
• 10 especies a 60o latitud
• Aves
• 1395 especies a 5o latitud (Colombia)
• 830 especies a 10o latitud (Costa Rica)
• 56 especies at 70o latitud (Groenlandia)
• Plantas
• 65 de las 240,000 especies de plantas con flor
  son tropicales

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DIVERSIDAD DE ESPECIES DE PLANTAS

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DIVERSIDAD DE ESPECIES DE AVES

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DIVERSIDAD DE ESPECIES DE REPTILES

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DENSIDAD DE ESPECIES (No. De especies/1000 km)
REP
MA

ANF
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Interacciones bioticas (equilibrio)

• Competidores
• Enemigos
• Predadores
• Parasitos
• Patogenos
• Herbivoros

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Agregando especies diversidad nicho teoria
equilibrio competición a nivel local
NICHO
recursos continuum
Incrementa especialización
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A mayor competencia mayor diversidad de nicho

• Mas nichos en Camerun (Africa) que en Ontario
  (Canada)

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Comparación Tropical/templado Modelo
Janzen-Connell de reclutamiento de nichos, a
nivel local enemigos teoría equilibrium

• Depredación mas intensa, herbivoria esta bajo los
  árboles
• Los juveniles necesitan escapar
• Mosaico biotico de sitios de reclutamiento
  apropiados

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Hipótesis del tiempo (no-equilibrio)

• Las condiciones tropicales son mas viejas que las
  templadas sobre la tierra (pero)
• Hace 30 milliones de años las condiciones calidas
  se expandieron hacia el Norte
• Hace cerca de 25 milliones de años se contrayeron
• Durante los últimos millones de años la era del
  hielo causo fluctaciones dramaticas en todas las
  latitudes
• Glacieres en todas las altas altitudes
• Poca lluvia y bajas temperaturas aun en bajas
  latitudes

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Tal vez nos hacemos la pregunta equivocada

• La pregunta correcta deberia ser
• Porque hay tan pocas especies en las latitudes
  templadas?

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Diversidad dentro de latitudes se incrementa
con...

• Complejidad estructural
• Aves y diversidad altura del follaje
• Arañas y heterogeneidad de la altura de la
  vegetación
• Productividad
• Distancia de los centros de dispersión

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Biogeofrafía de islas teoría equilibrio a
nivel regional

• MacArthur y Wilson, 1960s
• Teoría
• Procesos tasas de extincion y
• imigracion
• Depende tamaño y distancia de
• islas

Islas pequeñas deben tener un, número menor de
especies debido a las tasas de extinción mas altas
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Que amenaza la biodiversidad?

• 95 de todas las especies se han extinguido)
• Extinciones en masa

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BIODIVERSIDAD
Tasa natural

• 1 especie de mamifero
• cada 400 años
• 1 especie de ave/200 años
• AHORA...
• 10,000 veces mas alta que
• La tasa natural!
• 20-75 especies
• plantas/animales por día?