Naturalezza della comunità

23.2. TÉCNICAS DE ANÁLISIS EN ECOLOGÍA DE COMUNIDADES

Metodología en el estudio de la comunidad:

● Descripción de comunidades, comparación y observación de patrones (esquemas o

regularidades).

● La búsqueda de patrones suele implicar la elaboración de un inventario de especies

(bases de datos grandes y complejas).

● Cuando se ha encontrado un patrón hay que proponer procesos que lo expliquen.

Patrón versus proceso:

​ ​

● El patrón es una circunstancia que se repite y que suele ser fácilmente y

directamente observada: lista de especies, zonación, distribución estacional,

asociación entre especies…

​ ​

● El proceso da lugar al patrón: ramoneo, competencia, riesgo de depredación,

disponibilidad de nutrientes, perturbación, flujo de energía, evolución…

​ ​

● Los procesos propuestos constituyen una hipótesis que hay que comprobar

utilizando nuevas observaciones o realizando experimentos.

Descripción de la comunidad: construcción de inventarios

Inventario​ : lista de especies presentes en una comunidad. Suele ir acompañada de

información sobre la abundancia o la biomasa de cada especie.

Determinación del esfuerzo mínimo de muestreo:

Esfuerzo mínimo de muestreo: es el que debe realizarse para tener inventariadas las

especies de la comunidad. Puede expresarse en función de un área (como en los ejemplos),

de un volumen, de un número de individuos,…

Manejando grandes bases datos: técnicas de ordenación y clasificación para el

estudio de las comunidades:

Son técnicas estadísticas multivariantes que utilizan medios computacionales que:

● Buscan relaciones entre inventarios (abundancia de las especies en cada sitio) o

entre variables (p. ej., qué especies aparecen juntas), para lo cual tratan de

prescindir de información superflua. Esto facilita encontrar regularidades en los

datos.

● Analizan:

1. el parecido entre inventarios en función de las especies que los componen u

otras variables.

2. el parecido entre especies u otras variables en función de sus valores en los

distintos inventarios.

Es decir, se analiza viendo las diferencias entre las filas o entre las columnas.

Normalmente se hace entre inventarios.

Podemos organizar los datos de dos maneras (​ ambas técnicas son complementarias​ , por lo

que puedes hacer las dos técnicas sobre el mismo grupo de estudio):

● Ordenación​ : técnica multivariante que organiza las distintas comunidades en un

espacio abstracto (una gráfica), de modo que aquellas más semejantes en

composición y abundancia relativa de las especies, aparecen más juntas (en el

mismo cuadrante) y las más diferentes aparecen separadas. Ejemplos: ACP,

correlación canónica…

​

● C lasificación​ : Agrupan jerárquicamente las comunidades bajo el supuesto de que

son entidades relativamente discretas, y producen grupos de comunidades

relacionadas mediante un proceso conceptualmente semejante al de clasificación

​

taxonómica. El gráfico se denomina dendrograma​ .

​

Ejemplo: Clasificación y ordenación de comunidades de rotíferos:

​

Se hace un análisis de clasificación con los datos, y los resultados se representan en el

dendrograma (figura derecha). La línea vertical discontinua representa un nivel de

disimilaridad, y a ese nivel podemos ver qué grupos hay (qué lagos están en el mismo

grupo). Podemos cortar por cualquier nivel de disimilaridad para ver qué grupos hay a ese

nivel. En este caso observamos que no hay una relación espacial en cuanto a la abundancia

de especies del lago, por lo esta distribución de grupos debe estar relacionado con otra

variable ambiental.

En la clasificación se descubre que las comunidades de rotíferos siguen una ordenación,

de forma que no lo podríamos haber visto sin dicho estudio.

​

Por otro lado, realizamos una ordenación​ . Cada eje son combinaciones lineales de

variables ambientales, y cada letra representa un lago. En la gráfica de arriba, observamos

que los lagos que forman grupos tienden a aparecer juntos, por lo que sí hay una relación

entre los grupos que obtenemos en la clasificación y en la ordenación (podemos ver que los

lagos que forman un grupo se encuentran más cercanos en este análisis de ordenación).

Además de los puntos, se representan mediante flechas los valores de las variables

ambientales. En la gráfica de arriba las flechas son las abundancias de cada especie de

rotíferos, y en la de abajo, las variables ambientales. En la gráfica de abajo encontramos una

relación entre los grupos y las variables ambientales.

En la gráfica de abajo podemos ver que los grupos a y b aparecen con una alta

transparencia del agua. Con este método de concentración se deduce que las comunidades

de rotíferos están relacionadas con la troficidad del agua, de forma que cuando hay muchos

nutrientes, hay más rotíferos que cuando las aguas son cristalinas.

23.3. LA DIVERSIDAD DE LA COMUNIDAD Y LA DISTRIBUCIÓN DE INDIVIDUOS

EN ESPECIES

Concepto de diversidad:

En ecología de comunidades cuando hablamos de biodiversidad nos podemos referir a:

● Diversidad genética​ : variabilidad genética del pull de genes de la comunidad

● Biodiversidad de ecosistemas​ : un área tiene muchos ecosistemas distintos

● Biodiversidad​ : número de especies en una determinada comunidad (lo más común).

Dos componentes:

○ Riqueza en especies​ : número de especies (el más fácil de medir)

○ Equitatividad: Reparto o distribución del número de individuos en especies.

De esta forma se considera que una comunidad tiene mayor diversidad si los

individuos están repartidos de forma equitativa.

​

Ejemplo : en ambas hay 5 especies, pero en la de la izquierda, la mayoría de individuos

pertenece a una especie, mientras que en la segunda, la repartición es más equitativa (más

o menos el mismo número de individuos de cada especie). La segunda sería más diversa. Por

ello hay que tener en cuenta ambos componentes de la biodiversidad, no solo la riqueza.

Cuanto más equitativo sea el reparto, más diversa se considera una comunidad.

Tipos de diversidad: γ)

Existen tres tipos de diversidad (α, ß y que se corresponden con tres escalas de medida

:

(Whitaker)​

● Diversidad alfa​ : diversidad de especies dentro de una muestra o de una comunidad

(diversidad local).

● Diversidad beta​ : variación en la diversidad alfa entre diferentes comunidades de un

paisaje.

● Diversidad gamma​ : diversidad del conjunto de comunidades que integran un paisaje

α

(diversidad regional), resultante de las diversidades y ß. γ

Partición de la diversidad según la escala del paisaje. La diversidad es la diversidad total

α

del paisaje. La diversidad es la diversidad dentro de las comunidades. La diversidad ß es

la diversidad entre las comunidades.

Métricas de diversidad alfa (y gamma):

Los índices son expresiones matemáticas, mientras que la diversidad es un concepto

biológico. No hay que confundir la diversidad con su medida.

Se puede medir solo la riqueza o solo la equitatividad, pero generalmente buscamos

​

índices que combinen ambos componentes de la diversidad, que son los índices de

heterogeneidad​ :

Tradicionales​ : se utilizan índices muy antiguos

→ Índice de Simpson: la probabilidad de que un individuo pertenezca a una determinada

especie depende de su frecuencia. Valores bajos significa diversidad elevada. El máximo

valor sería 1.

→ Índice de Shannon-Wiener: cuantas más especies haya en la comunidad habrá más

incertidumbre de a qué especie pertenece el individuo que extraemos de un muestreo al

​

azar. Lo veremos en las prácticas de campo.

Inconvenientes de los índices tradicionales:

● No se pueden comparar entre sí (son conceptualmente distintos y tienen unidades

distintas).

● Su escala no es lineal.

● Son difíciles de interpretar (poco intuitivo)

Para eliminar estos problemas algunos autores recomiendan que los índices de diversidad se

​

expresen todos en unas unidades comunes: número efectivo o equivalente de especies.

Basadas en el número efectivo de especies:​ (se utilizan las mismas unidades)

Por ejemplo, si tenemos una comunidad con un valor de H=2,7, buscamos una

comunidad hipotética que tenga el mismo índice de diversidad que en la comunidad real (es

decir, H=2,7), pero en el que todas sus especies sean equifrecuentes. Este número de

especies de la comunidad hipotética es el número equivalente de especies, y sí se puede

comparar. Imaginemos que el número de especies es de 16, una comunidad con 16 especies

equifrecuentes y con un H igual que la anterior, lo que no significa que la anterior tenga que

tener 16 especies necesariamente.

Otros investigadores decidieron buscar una fórmula algebraica general:

Número efectivo (o equivalente) de especies​ : El número de especies igualmente

abundantes (equiprobables) que compondrían una comunidad con la misma complejidad

que la indicada por la medida original.

NOTA: en la primera ecuación, la "p​ " estaría elevada a q. (La señora borró el exponente

i​

sin querer). ​

Otros autores usan los números de Hill​ , que es una familia de fórmulas, de la cual hay

una fórmula general (la fórmula madre) cuyo resultado es directamente el número efectivo

de especies (los problemas con los otros índices desaparecen). La fórmula está relacionada

con los índices clásicos de diversidad. Si calculamos D para una diversidad de orden 0 (q = 0),

está elevado a 1/1, lo que se nos queda en sumatorio de p​ . Si el orden de diversidad (q) es 1

i​

no se puede utilizar esta fórmula porque el denominador de la fracción es 0; sin embargo sí

que existe el límite.

Descripción del reparto de individuos en especies

Diagrama de rango-abundancia​ : Representación gráfica de la abundancia de las especies

en la comunidad ordenadas por abundancia dec