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Ecología evolutiva

Un árbol filogenético de los seres vivos

La ecología evolutiva se encuentra en la intersección de la ecología y la biología evolutiva . Aborda el estudio de la ecología de una manera que considera explícitamente las historias evolutivas de las especies y las interacciones entre ellas. Por el contrario, puede verse como un enfoque del estudio de la evolución que incorpora una comprensión de las interacciones entre las especies en consideración. Los principales subcampos de la ecología evolutiva son la evolución de la historia de vida , la sociobiología (la evolución del comportamiento social ), la evolución de las interacciones interespecíficas (por ejemplo, la cooperación , las interacciones depredador-presa , el parasitismo , el mutualismo ) y la evolución de la biodiversidad y de las comunidades ecológicas .

La ecología evolutiva considera principalmente dos cosas: cómo las interacciones (tanto entre especies como entre especies y su entorno físico) dan forma a las especies a través de la selección y la adaptación, y las consecuencias del cambio evolutivo resultante.

Modelos evolutivos

Una gran parte de la ecología evolutiva se basa en la utilización de modelos y la búsqueda de datos empíricos como prueba. [1] Algunos ejemplos son el modelo de tamaño de puesta de Lack ideado por David Lack y su estudio de los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos. El estudio de Lack sobre los pinzones de Darwin fue importante para analizar el papel de los diferentes factores ecológicos en la especiación . Lack sugirió que las diferencias entre las especies eran adaptativas y producidas por la selección natural , basándose en la afirmación de GF Gause de que dos especies no pueden ocupar el mismo nicho. [2]

Richard Levins introdujo su modelo de especialización de especies en 1968, en el que se investigó cómo evolucionó la especialización del hábitat en entornos heterogéneos utilizando los conjuntos de aptitud que posee un organismo o una especie. Este modelo desarrolló el concepto de escalas espaciales en entornos específicos, definiendo escalas espaciales de grano fino y escalas espaciales de grano grueso. [3] Las implicaciones de este modelo incluyen un rápido aumento de la comprensión por parte de los ecólogos ambientales de cómo las escalas espaciales afectan la diversidad de especies en un determinado entorno. [4]

Otro modelo es el de Law y Diekmann de 1996 sobre mutualismo , que se define como una relación entre dos organismos que beneficia a ambos individuos. [5] Law y Diekmann desarrollaron un marco llamado dinámica adaptativa, que supone que los cambios en las poblaciones de plantas o animales en respuesta a una perturbación o a la falta de ella se producen a un ritmo más rápido que las mutaciones. Su objetivo es simplificar otros modelos que abordan las relaciones dentro de las comunidades. [6]

Modelo de naturaleza enredada

El modelo de naturaleza enredada proporciona diferentes métodos para demostrar y predecir tendencias en ecología evolutiva. El modelo analiza un individuo propenso a la mutación dentro de una población, así como otros factores como la tasa de extinción. [7] El modelo fue desarrollado por Simon Laird, Daniel Lawson y Henrik Jeldtoft Jensen del Imperial College de Londres en 2002. El propósito del modelo es crear un modelo ecológico simple y lógico basado en la observación. El modelo está diseñado de tal manera que los efectos ecológicos se puedan tener en cuenta al determinar la forma y la aptitud de una población.

Genética ecológica

La genética ecológica se vincula con la ecología evolutiva a través del estudio de cómo evolucionan los rasgos en las poblaciones naturales. [8] Los ecólogos se preocupan por cómo el entorno y el marco temporal llevan a que los genes se vuelvan dominantes. Los organismos deben adaptarse continuamente para sobrevivir en hábitats naturales. Los genes definen qué organismos sobreviven y cuáles se extinguirán. Cuando los organismos desarrollan diferentes variaciones genéticas, aunque provengan de la misma especie, se conoce como polimorfismo. [9] Los organismos que transmiten genes beneficiosos continúan evolucionando su especie para tener una ventaja dentro de su nicho.

Ecologistas evolucionistas

Retrato de Darwin realizado por Julia Margaret Cameron

Charles Darwin

La base de los principios centrales de la ecología evolutiva se puede atribuir a Charles Darwin (1809-1882), específicamente en referencia a su teoría de la selección natural y la dinámica de poblaciones , que analiza cómo las poblaciones de una especie cambian con el tiempo. [10] Según Ernst Mayr , profesor de zoología en la Universidad de Harvard, las contribuciones más distintivas de Darwin a la biología evolutiva y la ecología son las siguientes: "La primera es la no constancia de las especies, o la concepción moderna de la evolución en sí misma. La segunda es la noción de evolución ramificada, que implica la descendencia común de todas las especies de seres vivos en la Tierra a partir de un único origen único". [11] Además, "Darwin señaló además que la evolución debe ser gradual, sin grandes rupturas o discontinuidades. Finalmente, razonó que el mecanismo de la evolución era la selección natural". [11]

George Evelyn Hutchinson

Las contribuciones de George Evelyn Hutchinson (1903-1991) al campo de la ecología abarcaron más de 60 años, en los que tuvo una influencia significativa en la ecología de sistemas, la ecología de la radiación, la limnología y la entomología . [12] Descrito como el "padre de la ecología moderna" [12] por Stephen Jay Gould , Hutchinson fue uno de los primeros científicos en vincular los temas de la ecología y las matemáticas. Según Hutchinson, construyó "modelos matemáticos de poblaciones, las proporciones cambiantes de individuos de varias edades, la tasa de natalidad, el nicho ecológico y la interacción de la población en esta introducción técnica a la ecología de poblaciones". [13] También tenía un gran interés en la limnología, debido a su creencia de que los lagos podían estudiarse como un microcosmos que proporciona información sobre el comportamiento del sistema. [14] Hutchinson también es conocido por su obra Circular Causal Systems in Ecology, en la que afirma que "los grupos de organismos pueden verse afectados por su entorno y pueden reaccionar ante él. Si un conjunto de propiedades en cualquiera de los sistemas cambia de tal manera que la acción del primer sistema sobre el segundo cambia, esto puede causar cambios en las propiedades del segundo sistema que alteren el modo de acción del segundo sistema sobre el primero". [15]

Robert MacArthur

Robert MacArthur (1930-1972) es más conocido en el campo de la ecología evolutiva por su obra La teoría de la biogeografía de islas , en la que él y su coautor proponen "que el número de especies en cualquier isla refleja un equilibrio entre la tasa a la que nuevas especies la colonizan y la tasa a la que las poblaciones de especies establecidas se extinguen ". [16]

Eric Pianka

Según la Universidad de Texas, el trabajo de Eric Pianka (1939-2022) en ecología evolutiva incluye estrategias de búsqueda de alimento, tácticas reproductivas, teoría de la competencia y el nicho, estructura y organización de la comunidad, diversidad de especies y comprensión de la rareza. [17] Pianka también es conocido por su interés en los lagartos para estudiar los fenómenos ecológicos, ya que afirmó que "a menudo eran abundantes, lo que los hacía relativamente fáciles de localizar, observar y capturar". [17] [ ¿ Fuente autopublicada? ]

Michael Rosenzweig

Michael L. Rosenzweig (1941-presente) creó y popularizó la ecología de la reconciliación , que comenzó con su teoría de que las reservas naturales designadas no serían suficiente tierra para conservar la biodiversidad de la Tierra, ya que los humanos han utilizado tanta tierra que han impactado negativamente los ciclos biogeoquímicos y han tenido otros impactos ecológicos que han afectado negativamente la composición de las especies. [18]

Otros ecólogos evolucionistas notables

Investigación

La idea de la ecología de la reconciliación de Michael Rosenzweig se desarrolló a partir de investigaciones existentes, que se llevaron a cabo sobre el principio sugerido por primera vez por Alexander von Humboldt, que afirmaba que las áreas más grandes de tierra tendrán una mayor diversidad de especies en comparación con las áreas más pequeñas. Esta investigación se centró en las relaciones entre especies y áreas (SPAR, por sus siglas en inglés) y las diferentes escalas en las que existen, que van desde las SPAR de área de muestra hasta las SPAR interprovinciales. La dinámica de estado estable en la diversidad dio lugar a estas SPAR, que ahora se utilizan para medir la reducción de la diversidad de especies en la Tierra. En respuesta a esta disminución de la diversidad, nació la ecología de la reconciliación de Rosenzweig. [22]

La ecología evolutiva se ha estudiado utilizando relaciones simbióticas entre organismos para determinar las fuerzas evolutivas mediante las cuales se desarrollan dichas relaciones. En las relaciones simbióticas, el simbionte debe conferir alguna ventaja a su anfitrión para persistir y continuar siendo evolutivamente viable. La investigación se ha realizado utilizando pulgones y las bacterias simbióticas con las que coevolucionan. Estas bacterias se conservan con mayor frecuencia de generación en generación, mostrando altos niveles de transmisión vertical . Los resultados han demostrado que estas bacterias simbióticas finalmente confieren cierta resistencia a los parásitos a sus pulgones anfitriones, lo que aumenta la aptitud de los pulgones y conduce a la coevolución mediada por simbiontes entre las especies. [23]

Variación de color en los peces cíclidos

Los efectos de la ecología evolutiva y sus consecuencias se pueden ver en el caso de la variación de color entre los peces cíclidos africanos. Con más de 2000 especies, los peces cíclidos son muy ricos en especies y capaces de interacciones sociales complejas. [24] El policromatismo, la variación de los patrones de color dentro de una población, ocurre dentro de los peces cíclidos debido a adaptaciones ambientales y para aumentar las posibilidades de reproducción sexual. [25]

Véase también

Referencias

  1. ^ Morozov, Andrew (6 de diciembre de 2013). "Modelado de la evolución biológica: progreso reciente, desafíos actuales y dirección futura". Interface Focus . 3 (6): 20130054. doi :10.1098/rsfs.2013.0054. ISSN  2042-8898. PMC  3915852 .
  2. Sharon Kingsland (2008). «Lack, David Lambert» . Diccionario completo de biografía científica . Vol. 17. Charles Scribner's Sons. págs. 521–523 . Consultado el 10 de noviembre de 2017 a través de Gale Virtual Reference Library.
  3. ^ Brown, Joel S.; Pavlovic, Noel B. (1992). "Evolución en ambientes heterogéneos: efectos de la migración en la especialización del hábitat". Ecología evolutiva . 6 (5): 360–382. doi :10.1007/bf02270698..
  4. ^ Hart, Simon P.; Usinowicz, Jacob; Levine, Jonathan M. (2017). "Las escalas espaciales de la coexistencia de especies". Nature Ecology & Evolution . 1 (8): 1066–1073. doi :10.1038/s41559-017-0230-7. PMID  29046584.
  5. ^ Bronstein, Judith. "Mutualismos y simbiosis". Oxford Bibliographies, 20 de noviembre de 2017, www.oxfordbibliographies.com/view/document/obo-9780199830060/obo-9780199830060-0006.xml.
  6. ^ Akçay, Erol (2015). "Modelos evolutivos del mutualismo". En Judith L. Bronstein (ed.). Mutualism . Nueva York: Oxford University Press. págs. 57–76.
  7. ^ Simon Laird; Daniel Lawson; Henrik Jeldtoft Jensen (2008), "El modelo de la naturaleza enredada de la ecología evolutiva: una visión general", en Andreas Deutsch; Rafael Bravo de la Parra; Rob J. de Boer; Odo Diekmann; Peter Jagers; Eva Kisdi; Mirjam Kretzschmar; Petr Lansky; Hans Metz (eds.), Modelado matemático de sistemas biológicos, vol. II: Epidemiología, evolución y ecología, inmunología, sistemas neuronales y el cerebro, y métodos matemáticos innovadores , Birkhäuser, págs. 49–62, doi :10.1007/978-0-8176-4556-4_5, ISBN 978-0-8176-4555-7, Número de identificación del sujeto  27173854
  8. ^ "Genética ecológica". Wiley. Septiembre de 2016. Consultado el 4 de noviembre de 2017 .
  9. ^ "Polimorfismo". Biología en línea. 6 de diciembre de 2008. Consultado el 4 de noviembre de 2017 .
  10. ^ "Dinámica de la población". Proyecto de ecología de la Escuela de Medio Ambiente de Nicholas . Universidad de Duke. 2016. Consultado el 8 de diciembre de 2017 .
  11. ^ ab Mayr, Ernst (2009). "La influencia de Darwin en el pensamiento moderno". Scientific American . Consultado el 8 de diciembre de 2017 .
  12. ^ ab Slobodkin, LB (1993). "Una apreciación: George Evelyn Hutchinson". Revista de ecología animal . 62 (2): 390–394. doi :10.2307/5370. JSTOR  5370.
  13. ^ Rockwood, Larry L. (2006). Introducción a la ecología de poblaciones . Malden, MA: Wiley Blackwell. ISBN 978-1-4051-3263-3.OCLC 60322007  .
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  18. ^ Rosenzweig, Michael L. (2003). Ecología de beneficio mutuo: cómo las especies de la Tierra pueden sobrevivir en medio de la iniciativa humana . Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-515604-1.OCLC 62866022  .
  19. ^ Eric R. Pianka. 2011. Ecología evolutiva. Séptima edición. Libro electrónico. pág. 13. Consultado el 7 de junio de 2014.
  20. ^ Thierry Lodé 2014. Manifiesto para una ecología evolutiva. Eds Odile Jacob, París.
  21. ^ Lodé, Thierry ; Holveck, Marie-Jeanne; Lesbarrères, David (2005). "Patrón de llegada asincrónica, proporción sexual operacional y ocurrencia de paternidades múltiples en un anuro de reproducción territorial, Rana dalmatina". Revista biológica de la Sociedad Linneana . 86 (2): 191–200. doi : 10.1111/j.1095-8312.2005.00521.x .
  22. ^ Rosenzweig, Michael L. "Ecología de la reconciliación y el futuro de la diversidad de especies". Oryx, vol. 37, núm. 02, 10 de febrero de 2003, doi :10.1017/s0030605303000371.
  23. ^ Vorburger, Christoph, et al. "Comparación de los costos constitutivos e inducidos de la resistencia conferida por simbiontes a los parasitoides en pulgones". Ecology and Evolution, vol. 3, núm. 3, 2013, págs. 706-13. doi :10.1002/ece3.491.
  24. ^ Sabbah, Shai; Laria, Raico; Gray, Suzanne M; Hawryshyn, Craig W (28 de octubre de 2010). "Diversidad funcional en la visión del color de los peces cíclidos". BMC Biology . 8 : 133. doi : 10.1186/1741-7007-8-133 . PMC 2988715 . PMID  21029409. 
  25. ^ Seehausen; Mayhew; Alphen, JJM Van (25 de diciembre de 2001). "Evolución de los patrones de color en los peces cíclidos de África oriental". Journal of Evolutionary Biology . 12 (3): 514. doi : 10.1046/j.1420-9101.1999.00055.x . S2CID  19031252.

Lectura adicional

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