Ud. 10. La diversidad de los seres vivos

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Unidad 10: LA DIVERSIDAD DE LOS SERES VIVOS. 1.- Biodiversidad. La biodiversidad debe entenderse como la variedad de formas de vida que existen y han existido en la Tierra. Esta diversidad biológica incluye:  La diversidad genética: variedad de genotipos dentro de una misma especie.  La diversidad de especies: número de especies diferentes.  La diversidad ecológica: variedad de ecosistemas. 1.1.- Diversidad genética. Comprende la variedad de genes presente en una misma especie. Las causas de esta variabilidad genética son:  Mutaciones.



Reproducción sexual. Debido al sobrecruzamiento que se produce en profase I en la gametogénesis.

¿Cómo medir o cuantificar la diversidad genética dentro de una especie? Índices de estimación de diversidad genética: 

Diversidad de fenotipos. Podría estar representado por la diversidad de razas o variedades.

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Índice de heterocigosis. Mide el número de individuos heterocigóticos respecto al total de individuos observados, comparándolos con una heterocigosidad esperada suponiendo un cruzamiento al azar.

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Diversidad de alelos. Mediante análisis de ADN.

Una alta diversidad genética proporciona a la especie mayor capacidad de adaptación a los cambios ambientales y por tanto mayor probabilidad de supervivencia. 1.2.- Diversidad de especies. Una especie es un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí y tener descendencia fértil. Pero este concepto tiene una serie de limitaciones, no se puede aplicar a:  Especies con reproducción asexual.  Grupos fósiles. Especiación. Proceso por el cual, una determinada población de una especie origina una nueva especie incapaz de cruzarse entre sí y que a partir de ese momento y con el tiempo evolucionan de manera independiente. Esta especiación puede ocurrir mediante dos mecanismos: especiación alopátrica y simpátrica. a)

Especiación alopátrica: es un mecanismo de aislamiento geográfico que impide que dos grupos de una mima población puedan reproducirse entre sí. b) Especiación simpátrica: los dos grupos de la población comparten la misma área geográfica pero son incapaces de cruzarse entre sí e intercambiar genes. Es un mecanismo de aislamiento reproductivo. Este puede ser:  Antes de la fecundación: por aislamiento ecológico, mecánico (impiden la fecundación), gamético (incompatibilidad de los gametos), etológico (diferencias en el comportamiento) o estacional (distinto tiempo de madurez sexual).  Después de la fecundación: los descendientes híbridos no son viables o estériles.

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Estimación de la diversidad de especies:

Índices para medir la diversidad de especies:  Riqueza específica: cuantifica el nº de especies que tiene un ecosistema.  Equitabilidad: Tiene en cuenta, además del nº de especies la abundancia relativa de cada una de ellas con respecto al total. Mide la distribución de la abundancia de las especies, es decir, como de uniforme es un ecosistema. Existen distintos índices de equitabilidad: índice de Shannon (o de Shannon-Wiener), índice de Simpson e índice de Margalef, entre otros. 1.3.- Diversidad ecológica. La diversidad ecológica se entiende como la variedad de ecosistemas. 

Ecosistema: sistema natural formado por una biocenosis (conjunto de seres vivos) y un biotopo (medio físico en el que se encuentran) así como las relaciones que se establecen entre los seres vivos entre sí y con el medio. 3

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Biocenosis o comunidad: conjunto de poblaciones de distintas especies que comparten el mismo ecosistema. La biocenosis de un ecosistema se organiza en niveles tróficos: productores, consumidores y descomponedores. Población: conjunto de individuos de la misma especie que habitan un mismo lugar. Hábitat: espacio físico determinado que ocupa una especie. Nicho ecológico: dentro del mismo hábitat el conjunto de relaciones (sobre todo tróficas) que establece esa especie con otros organismos y con el medio. Nos referimos a la «ocupación» o a la función que desempeña cierto individuo dentro de una comunidad.

Causas de la diversidad ecológica: Relaciones entre los seres vivos y el medio ambiente. En función de la tolerancia ambiental y los factores limitantes, las especies se clasifican en: Especies eurioicas. Son especies generalistas, poco exigentes. Muy adaptables y con alta tasa de natalidad. Especies estenoicas. Especies muy exigentes, especialistas tienen un bajo intervalo de tolerancia para un determinado factor. Existen especies capaces de tolerar márgenes amplios de temperatura sin sufrir alteraciones importantes (euritermos), mientras que otros sólo pueden vivir en un margen estrecho (estenotermos). Los primeros suelen habitar en latitudes medias donde la temperatura fluctúa más. Los segundos habitan en zonas ecuatoriales donde los cambios térmicos son más pequeños. Según la resistencia o tolerancia a los cambios de salinidad del medio, los animales se clasifican en: > Animales eurihalinos pueden tolerar concentraciones salinas muy diferentes. Son por ejemplo el salmón y la anguila. > Animales estenohalinos (viven en un margen estrecho de salinidad).

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Relaciones ecológicas entre los seres vivos de un ecosistema  Relaciones de cooperación:  Familias. Relaciones intraespecíficas  Poblaciones gregarias. (entre los individuos de la  Sociales misma población)  Colonias.  Relaciones de competencia intraespecífica.  Neutralismo (0,0)  Comensalismo (+,0) Relaciones interespecíficas:  Mutualismo (+,+) (entre los individuos de distintas  Simbiosis (+,+) especies que comparten el  Depredación (+,-) mismo hábitat)  Parasitismo (+,-)  Competencia (-,-)

Cambios cíclicos Fluctuaciones Sucesiones

Cambios de los ecosistemas en el tiempo Causados por cambios estacionales. Ej: migraciones Causados por las relaciones entre las poblaciones. Ej: fluctuación debido a la relación depredador-presa. Cambios lentos y profundos en las comunidades, que cada vez se hacen más complejas y maduras hasta alcanzar la comunidad clímax.

Origen de la biodiversidad. Origen de la vida:  

Hipótesis de la panspermia. La vida en la Tierra, tiene un origen extraterrestre. Hipótesis abiogénicas: los primeros seres vivos habrían surgido a partir de la materia inorgánica. o Hipótesis de Oparin y Haldane (1923), ratificada por Stanley Miller en 1952. o Hipótesis de las fumarolas hidrotermales. Todas estas hipótesis abiogénicas explican el cómo se podrían haber formado las primeras moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas sencillas. Pero no, cómo a partir de estas primeras moléculas orgánicas se formó la primera célula.

Los seres vivos surgieron, no se sabe muy bien como, pero lo que es evidente es que han ido cambiando, evolucionando con el tiempo. Evolución de los seres vivos. Pruebas o evidencias de la evolución de los seres vivos: Registro fósil: formas intermedias como el Archaeopteryx o series evolutivas completas como la del caballo, nos indican que ha habido una evolución de los seres vivos. Pruebas anatómicas, anatomía comparada: la existencia de órganos homólogos (prueba de una evolución divergente) y órganos análogos (evolución convergente).

Órganos vestigiales: procedentes de órganos que si que eran funcionales en una especie antecesora. Embriología: las primeras etapas del desarrollo embrionario de los vertebrados son muy similares en todos ellos, lo que demostraría el origen común de todos ellos. 5

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Pruebas biogeográficas. Especies muy similares hoy alejadas geográficamente son una prueba de un origen común y una posterior evolución. Por ejemplo los cocodrilos, elefantes, aves corredoras, etc.

Pruebas de biología molecular. Similitud bioquímica entre las proteínas de distintas especies. Pruebas de genética molecular: Similitud entre las secuencias de ADN de distintas especies. Teorías evolutivas. Lamarckismo: A finales del siglo XVIII aparece Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck. La importancia de Lamarck, radica en haber sido el primero en elaborar una teoría evolutiva coherente. Su teoría se puede resumir en tres puntos fundamentales: Todos los organismos tienden a la perfección. Así las formas más simples habrían originado las más complejas. Esta idea le llevó a defender la generación espontánea: los organismos muy sencillos no podía provenir de otros, deberían haberse formado previamente de la materia inorgánica. La generación espontánea aunque perduró casi dos mil años, quedo finalmente descartada, primero por Redi (s XVII) y finalmente por Pasteur (s XIX). Los organismos se adaptan a su medio ambiente, modificando sus estructuras para conseguirlo (“la función hace el órgano” o “la necesidad crea el órgano y el desuso lo atrofia”). Es célebre a este respecto su ejemplo de las jirafas primitivas que, en su esfuerzo por alcanzar los brotes tiernos de las ramas más altas, desarrollaron patas y cuellos más largos. Los caracteres así adquiridos se transmitían a la descendencia. Herencia de los caracteres adquiridos. Darwinismo. Se denomina así a la teoría elaborada independiente pero simultáneamente por Darwin y Wallace en la segunda mitad del siglo XIX. La teoría de Darwin se apoya en los siguientes puntos: Entre los individuos de una población existe variabilidad (intraespecífica). Es decir, diferencias a nivel anatómica, fisiológico o de comportamiento. Darwin desconocía el origen de esta variabilidad. Nacen más individuos de los que sobreviven, por lo que la competencia (intraespecífica) por los recursos (espacio, alimento, apareamiento, etc.) es inevitable. “Lucha por la supervivencia”. 6

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Selección de los individuos a través de la supervivencia: sólo sobrevivirán los organismos mejor adaptados al medio. Cualquier variación hereditaria puede conferir a los individuos ventajas o desventajas en su competencia por los recursos. El resultado de la competencia por los recursos conduce inevitablemente a la Selección Natural que elimina a los individuos peor dotados o menos eficaces para ese ambiente, seleccionando a aquellos más aptos. “Supervivencia del más apto”. Neodarwinismo o teoría sintética. La teoría sintética o Neodarwinismo se basa en primer lugar en los principios fundamentales del Darwinismo: variabilidad intraespecífica y selección natural, complementados con los conocimientos actuales sobre Genética y Paleontología. Es decir, une el Darwinismo tradicional con las aportaciones de la Genética y Paleontología modernas, y rechaza la herencia de los caracteres adquiridos de Lamarck y que también defendía Darwin. La evolución según el Neodarwinismo se produce por dos causas fundamentales: La variabilidad genética en las poblaciones, producidas por:  

Mutaciones. Recombinación génica, producida durante la meiosis en la formación de los gametos y que como afectan al genotipo son hereditarias. Darwin desconocía estos dos mecanismos de variabilidad.

La Selección natural, que tiende a eliminar las combinaciones genéticas que presentan menor grado de adaptación frente al medio y, por el contrario, afianza o favorece aquellas que permiten la supervivencia de los individuos que las poseen. Teoría neutralista (Kimura) Según esta teoría del japonés M. Kimura, la mayoría de las mutaciones son inocuas o silenciosas y originan genes neutros que no confieren ni ventajas ni desventajas a los individuos que los poseen, por lo tanto ni son eliminadas ni favorecidas por la selección natural, por lo que no afectan a la supervivencia. Mutaciones neutras que pueden provocar la aparición de nuevas especies, si se produce el aislamiento necesario. Teoría del equilibrio punteado o discontinuo. Basada esencialmente en datos paleontológicos que muestran que existen apariciones bruscas o súbitas de fósiles sin formas de transición, lo que parece sugerir que el proceso evolutivo no siempre se produce de forma gradual, sino que a veces lo hace bruscamente, a saltos, originando especies nuevas. Según esta teoría, tras una gran catástrofe geológica, climática o de extinción masiva, quedarían muchos nichos vacíos y se producirían evoluciones bruscas y apariciones de nuevas especies que ocuparían rápidamente esos espacios vacíos. El proceso podría ocurrir por macromutaciones (mutaciones en genes reguladores) lo que provocaría el cambio rápido de las especies. Apariciones bruscas de nuevas especies tras una gran extinción al quedarse numerosos nichos vacíos. Podría deberse a macromutaciones Mecanismos evolutivos. La microevolución y macroevolución son dos niveles diferentes del proceso evolutivo. La microevolución se produce cuando las variaciones tienen lugar dentro de la misma especie y se define como el conjunto de procesos que conduce a la aparición de especies próximas. Se trata de pequeñas modificaciones en las poblaciones que pueden llegar a originar nuevas especies, como en el caso de las 13 especies diferentes de pinzones que viven en las islas Galápagos y que se originaron por radiación adaptativa a partir de un pinzón antecesor que emigró desde Ecuador.

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La macroevolución, por el contrario, produce grandes cambios, que se desarrollan más lentamente a lo largo del proceso evolutivo y conducen al surgimiento de nuevos grupos taxonómicos y a la extinción de otros. Es responsable, por ejemplo, de la aparición de las aves y los mamíferos a partir de los reptiles. Para que se produzca la macroevolución deben darse algunas condiciones especiales: 

La existencia de estructuras anatómicas previas a partir de las cuales puedan originarse los nuevos órganos. Por ejemplo, los pulmones de los vertebrados terrestres derivarían de los sacos aéreos de los peces pulmonados



La existencia de hábitats previamente despoblados, donde los nuevos organismos puedan ensayar las recientes adquisiciones.



La aparición de ventajas adicionales, muy importantes, en los nuevos grupos que garanticen su supervivencia, por ejemplo el viviparismo o la capacidad de mantener la temperatura corporal constante (homeotermos).

DISTRIBUCIÓN DE LOS SERES VIVOS. La distribución de los seres vivos en el planeta no es homogénea, sino que está influenciada por factores biológicos (relaciones interespecíficas, ya vistas) y factores ambientales. Factores ambientales:  El clima. Los factores climáticos más determinantes en la distribución de las especies en el planeta son la temperatura y la humedad.  La latitud. Sobre todo porque afecta a la temperatura y la intensidad de luz.  Altitud. Afecta de forma muy intensa a la temperatura.  Otros factores: pueden ser, el relieve, la orientación (umbría, solana), salinidad y presión en los ecosistemas acuáticos, etc.

Principales adaptaciones de las plantas a los factores ambientales:  Adaptaciones de las plantas a la luz: La luz es un factor limitante para ellas, sin luz no crecen. Para aprovechar al máximo la luz, algunas plantas aumentan su superficie foliar, otras se hacen trepadoras o epífitas para alcanzar las zonas altas, mejor iluminadas.  Adaptaciones de las plantas a la temperatura: Las plantas adaptadas a climas fríos suelen ser de pequeño tamaño y pasan las épocas más frías en forma de semillas o bulbos. Las plantas caducifolias pierden sus hojas o mantienen estas secas (especies marcescentes). Las plantas adaptadas a climas áridos suelen tener muy pocos estomas, para evitar pérdidas de agua.  Adaptaciones de las plantas a la humedad. Las plantas xerófitas (adaptadas a la escasez de agua), desarrollan largas raíces, hojas pequeñas y gruesas cutículas. Algunas incluso son capaces de almacenar agua en sus tejidos. Las plantas acuáticas, desarrollan adaptaciones tales como cámaras de aire que favorecen la flotación, dermis delgadas y raíz reducida. Principales adaptaciones de los animales a los factores ambientales:

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 Adaptaciones de los animales a la luz.  Adaptaciones de los animales a la falta de luz: pérdida de visión (animales ciegos), desarrollo de grandes ojos, y bioluminiscencia (peces abisales).  Adaptaciones al fotoperiodo, por ejemplo la hibernación de osos, marmotas y reptiles.  Adaptaciones de los animales a la temperatura.  Animales ectotermos y endotermos.  Adaptaciones de comportamiento: migraciones, hibernación, etc.  Adaptaciones fisiológicos: sustancias anticongelantes, sudoración.  Adaptaciones morfológicas: acumulación de grasa, pelaje, orejas grandes, etc.  Adaptaciones de los animales del medio terrestre.  Adaptación a la gravedad: locomoción aérea (alas).  Escasez de agua: escamas, agua metabólica.  Adaptaciones al medio acuático:  Al ser más denso que el medio aéreo tienen que modificar sus mecanismos de propulsión

BIOMAS. Un bioma es una extensa región de la Tierra definida por sus características climáticas su flora y fauna predominantes.

Bioma Tundra

Taiga

Bosque caducifolio

Bosque esclerófilo (Ej. Bosque mediterráneo)

Praderas y estepas

Desiertos

Sabana

Localización Próximo a los polos. A partir de los 70 º. Entre los 50 y 70 º de latitud. Latitudes altas de las zonas templadas. Entre 40 y 55 º de latitud. Entre 30 y 40º de latitud. En el margen de los continentes.

Latitudes altas del clima templado del interior de los continentes. Sobre los trópicos de Cáncer y Capricornio. Entre 15 y 35 º de latitud Entre los 5 y 20º de latitud. Propio de África Entre el ecuador y los 5º de latitud.

Selva Tropical

Biomas terrestres Clima Frío. Nieve todo el año.

Vegetación Musgos, líquenes, hierbas y arbustos. Coníferas

Fauna Renos, liebres, ánades, perdices nivales, etc. Alces, lobos, osos

Robles, hayas.

Osos ciervos, lobos.

Climas cálidos, como el mediterráneo, con veranos secos e inviernos fríos pero suaves. Clima templado y precipitaciones variables.

Vegetación: encinas, alcornoque y quejigo. Plantas aromáticas

Ciervos, jabalíes, conejos, zorros, águilas, etc.

Hierbas, con algún arbusto y árbol disperso

Áridos con grandes variaciones entre el día y la noche y precipitaciones escasas. Dos estaciones: una lluviosa (corta) y otra seca. Temperaturas cálidas y lluvias abundantes durante todo el año.

Escasa, xerófita cactus, chumberas, palmeras.

Aves esteparias como la avutarda y en Norteamérica los bisontes. Serpiente, dromedarios, ratas del desierto.

Inviernos fríos y veranos cortos y frescos. Inviernos fríos y veranos templados.

Hierbas de gran altura y árboles dispersos (acacias, baobabs) Muy densa y de gran porte.

pardos, jabalíes,

Cebras, gacelas, leones, etc.

Tigres , perezosos, tucán, jaguar, leopardo, orangután, etc.

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Biomas acuáticos:  Biomas marinos. o Ecosistema litoral o nerítico. o Ecosistema oceánico.  Zona pelágica (zona fótica) hasta los 200 m de profundidad.  Zona batial (zona afótica), hasta los 1000 m de profundidad.  Zona abisal (zona afótica), desde los 1000 hasta el fondo.  Biomas de agua dulce. o Aguas corrientes: ríos y arroyos. o Aguas estancadas: lagos y humedales. o Interfase de agua dulce-salada: estuarios, marismas.

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