Producción primaria: ¿cómo le afectan las variables ambientales?

En la figura se muestra cómo la producción primaria se manifiesta con distintas intensidades en el mundo. Los factores que intervienen son la temperatura y la precipitación (Smith, T y R. Smith, 2007).

Fuente: Smith, T y R. Smith, 2006

Mientras haya mayor precipitación, las plantas tienen más recursos disponibles para realizar fotosíntesis, es decir, la tasa fotosintética aumenta (Smith, T y R. Smith, 2007).

Gráfico 1: Producción primaria según la cantidad de precipitación.

Fuente: Elaboración propia, 2015.

Las temperaturas deben mantenerse dentro de cierto rango, en el cuál hay un óptimo que produce una mayor tasa fotosintética, ya que si la temperatura es demasiado alta, los estomas de las hojas de las plantas se abren durante el día para permitir el intercambio gaseoso, que va acompañado de perdida de agua por transpiración, de esa forma causando un deficit hídrico si las condiciones no son las decuadas (Smith, T y R. Smith, 2007).

Gráfico 2: Producción primaria según la magnitud de la temperatura.

Fuente: Elaboración propia, 2015.

Fuentes:

SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. 6ta edición. Universidad de Virginia.

Algunos conceptos de ecosistemas

Biomasa en pie

   Es la cantidad de materia orgánica acumulada que se encuentra en un determinado lugar en un momento dado. (Centro de Investigación y Estudio en Cambio Climático, 2015).

    Habitualmente se expresa en las siguientes unidades: g/m2 o cal/ m2, refiendose a materia seca de orgánica (Smith, T. & Smith, R., 2007).

      Productividad Primaria Bruta

     Es la cantidad total de la energía asimilada por las plantas o el total de fotosíntesis, corresponde a la cantidad total de la energía fijada por las plantas, tanto para mantención como para producción de biomasa (Smith, T. & Smith, R., 2007).

  

     Productividad Primaria Neta

     Es el saldo de energía que luego de la mantención, se destina la producción de biomasa. Los vegetales necesitan energía para la producción, mantenimiento y reproducción, por lo que ésta es gastada en el proceso de respiración en donde se libera energía. El saldo de energía y que además es almacenado como materia orgánica corresponde a la productividad primaria neta. Esta se representa por la siguiente ecuación: PPB - Ra. Donde Ra es la respiración autotrófica (Smith, T. & Smith, R., 2007).

Fuente: Portafolio electrónico biología.

      Productividad Ecosistémica Neta

    Es la energía que luego de la respiración autotrófica y la respiración heterotrófica, se destina a la producción de biomasa Esta se representa por la siguiente ecuación: PEN= PPB - Ra - Rh = PPN - Rh, donde Rh es la respiración heretotrófica (Smith, T. & Smith, R., 2007).

      En genral la productividad de expresa en las unidades de: μmol CO2 m-2 s-1 , mol CO2 m-2 d-1 , kg CO2 m-2año-2 , ton ha-1.

      Fuentes:
   Centro de Investigación y Estudio en Cambio Climático (2015) PRODUCCIÓN NETA DEL ECOSISTEMA (PNE). URL: http://www.cambioclimaticoytecnologia.org/index.php?option=com_glossary (accedido el 17 de Diciembre de 2015).

    SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. En: Martín-Romo M & Caicoya M (eds) Séptima parte: Ecología del sistema: 444-496. Pearson Educación, Madrid, España.

Actividad: modelando ecosistemas

Observa la figura 1 y genera un esquema similar pero aplicado a un ecosistema chileno (para ello, escoge tres variables).

Fuente: Smith, 2006.

Se aplica el mismo esquema al ecosistema del Parque Nacional Torres de Paine en la Región de Magallanes.

Fuentes:
SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. 6ta edición. Universidad de Virginia.

Conceptos sobre Ciclos Biogeoquímicos

Todos los nutrientes fluyen desde los componentes abióticos hasta los bióticos, los que luego vuelven a los componentes abióticos del ecosistema al ser procesados por los descomponedores, siguiendo una vía más o menos cíclica llamada ciclo biogeoquímico (Smith, 2007).

A continuación definiremos algunos conceptos claves en los Ciclos Biogeoquímicos:

Reservorio

Compartimiento de un ecosistema, estos son componentes principales de los ecosistemas, por ejemplo reservorio del suelo (Smith, 2006). Corresponde a la principal reserva dentro de un ecosistema de cualquier compuesto que pase por ciclos biogeoquímicos. Por ejemplo, el suelo es el reservorio del fósforo en los ecosistemas terrestres.

Fuente

Según Smith (2006), es un sinónimo de reservorio, lo deja claro al expresar "Estos reservorios, que son los componentes principales de los ecosistemas, también son llamados, reservas, fuentes o compartimientos".

Flujo

Intercambio entre dos reservorios, en los cuales se pueden intercambiar nutrientes y energía (Centro de Investigación y Estudio en Cambio Climático, 2015).

Sumidero

Es un proceso, actividad o mecanismo que elimine de la atmósfera un gas de efecto invernadero, un aerosol, o alguno de sus precursores. Aunque si nos referimos a un sumidero de carbono o sumidero de CO2, este es un depósito natural o artificial de carbono, que absorbe el carbono de la atmósfera y contribuye a reducir la cantidad de CO2 del aire. (Centro de Investigación y Estudio en Cambio Climático, 2015). 

Fuente:
ARANGO CASTAÑO, B. E., 2007. Sumideros de carbono en el marco del Protocolo de Kioto. s.l.:Universidad Libre Seccional Pereira.

SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. 6ta edición. Universidad de Virginia.

Flujos de dióxido de carbono diarios

Las plantas alternan los procesos de fotosíntesis y respiración dependiendo de la luz que tengan disponible, durante el día, cuando la luz llega a sus hojas, se produce la fotosíntesis, los  estomas se abren para dejar entrar el CO2 y liberar el oxígeno; por la noche, cuando la luz ya no llega a las hojas, se produce la respiración, cuando las plantas utilizan los productos de la fotosíntesis, ahora liberando CO2. En la imagen, podemos observar los efectos que producen la respiración y la fotosíntesis a lo largo del día en un ecosistema determinado, provocan que los niveles de dióxido de carbono cambien (Smith, T y R. Smith, 2007).

Figura 1: Flujo de dióxido de carbono en un bosque.

Fuente: T. Smith y R. Smith, 2007.

Estas variaciones están dadas por la alternancia entre los procesos de fotosíntesis y respiración, desde el amanecer, las plantas captan la radiación solar junto con el CO2 del aire, descendiendo sus niveles hasta que la radiación comienza a disminuir cerca del anochecer, cuando comienza la respiración y los niveles aumentan. Estas variaciones se dan en los estratos medios y altos de los bosques, no así en la parte baja, que mantiene niveles relativamente constantes, ya que los descomponedores emiten dióxido de carbono permanentemente, indiferentes a la variación de la radiación en un mismo lugar.

Fuentes:

SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. 6ta edición. Universidad de Virginia.

Fotosíntesis: la energía se convierte en biomasa

La fotosíntesis la entendemos como el proceso químico de producción que ocurre en las plantas verdes, es decir, con clorofila, que permite, utilizando la energía del sol, convertir sustancias inorgánicas en compuestos orgánicos altos en energía potencial química.

6CO2(g) + 12H2O(l) ---Luz---> C6H12O6 (s)+ 6H2O(l) + 6O2(g)

La clorofila tiene la capacidad de absorber la energía solar y cederla para transformar agua y dióxido de carbono en hidratos de carbono (almidón). Este proceso produce además oxígeno, que es liberado a la atmósfera y que es fundamental para el desarrollo de la vida en la Tierra, siendo su sustento.

Fuente: Fotosíntesis plantas, 2015

Este proceso es único en su tipo, ya que es capaz de reducir la entropía (grado de desorden) de los compuestos inorgánicos para transformarlos en un compuesto orgánico, más complejo y que contiene mayor cantidad de energía, lo que recibe el nombre de neguentropía, acuñado por Léon Nicolas Brillouin que planteaba que los sistemas vivos importan y almacenan neguentropía.

Figura 2: fotosíntesis en una hoja

Fuente: Universidad del Rosario.

El almacenamiento de energía en forma de entropía se manifiesta en la producción de biomasa, los procesos biológicos, se sustentan en la fotosíntesis, el crecemiento de plantas que luego dan alimento a los herbívoros y estos a la vez a los carnívoros, y todos ellos a los descomponedores.

Fuente: Bioléctrica.

Al transportarse la energía de un organismo a otro en forma de alimento se va perdiendo una parte en forma de calor, el que no puede ser transformado en otra forma, la entropía aumenta. 

Fuentes:

MARTINEZ J C. Entropía y vida. URL: http://es.slideshare.net/Klaudy1/entropia-y-vida

SMITH T & SMITH R (2007) Ecología. 6ta edición. Universidad de Virginia.

Teoría del nicho e Interacciones

En un mismo ecosistema habita una serie de especies, muchas de las cuales tienen historias de vida similares y con un nicho muy similar; sin embargo, estas logran mantener poblaciones a lo largo del tiempo. Explica cómo la teoría del nicho explica esto.

Hutchinson (1957) define el nicho de una especie como un espacio de "n" dimensiones donde cada dimensión representa la respuesta de una especie a la variación de una determinada variable. Las variables son independientes entre ellas y están representadas por las condiciones ambientales y recursos, entendiendo factores abióticos como también los bióticos, que afectan el desarrollo de los organismos en un determinado instante de tiempo. Esta planteamiento se basa en la teoría de conjuntos, que analiza variables no lineales, como las respuestas de los seres vivos a la modificación de las condiciones ambientales.

Fuente: Ecologia Básica/CEUNIH.

El nicho fundamental de una especie corresponde al rango total de condiciones y según la disponibilidad de recursos por medio de lo que un organismo es capaz de sobrevivir y reproducirse.  La porción que es explotada realmente por una especie del nicho fundamental se llama nicho efectivo.

Fuente: Infoescola

Este conjunto de condiciones puede que sea propicio para más de una especie, por lo que se produce competencia, la disputa por la ocupación del nicho, lo que también ocurre entre organismos de una misma especie. Al ser una parte de los recursos o las condiciones utilizadas al mismo tiempo por más de un organismo, se produce lo conocido como "solapamiento del nicho", como por ejemplo, el uso de un mismo hábitat o el alimento. Teóricamente, la magnitud del solapamiento del nicho es proporcional al nivel de competencia que se produce por acceso a recursos, no obstante un alto solapamiento del nicho no implica necesariamente una alta competencia, sino que puede significar que el recurso en cuestión es abundante, por lo que los organismos coexistirían.

*Nota: ¡No nos hacemos responsables por los comentarios emitidos por los autores de los videos!

Video 1: Lagartija chilena vs Palote.

Fuente: Gabriel Chávez, 2014.

Video 2: Iguana Chilena comiendo Lagarto Nítido.

Fuente: Matias Ossandon, 2015.

Viedeo 3: Pepsis vs Araña Pollito.

Fuente: Escuela Küme Mongen.

Hay teorías que plantean la existencia de cierto óptimo en el desarrollo de organismos depredados en la relación de depredación/herbivorismo (Yamauchi, A. y Yamamura, N., 2004). En los casos observados en los videos, se aprecian los tipos de depredación existentes, de ninguno se puede extraer que sean relaciones simbióticas o mutualistas de la forma ecológica, no obstante, es posible relacionarlas con un mutualismo evolutivo (Mazancourt, C. Loreau, M. y Dieckmann, U., 2001).

A modo de opinión personal, la teoría de la "optimización por pastoreo" es correcta y aceptable, la observación de los autores lo demuestra, que mientras un parche de vegetación se vea "presionado" por los herbívoros, su tasa de desarrollo aumentará (tasa fotosintética), ya que las partes vegetativas retrasarán el crecimiento. 

Fuentes:

MAZANCOURT, C. LOREAU, M. y DIECKMANN, U. (2001) Can the evolution of plant defense lead to plant-herbivore mutualism? The American Naturalist 158(2):109-23.

SMITH (2006) Ecología, Sexta edición. URL:http://es.scribd.com/doc/244321358/Ecologia-pdf#scribd (accedido el 20 de Noviembre de 2015).

YAMAUCHI, A. YAMAMURA, N. (2004) Herbivory promotes plant production and reproduction in nutrient-poor conditions: effects of plant adaptive phenology. The American Naturalist 163(1):138-53.

¿Aves parásitas? La relación entre la tenca con el mirlo.

Las relaciones entre las distintas especies son bastante diversas, entre ellas se encuentra el parasitismo. Al escuchar sobre este término, lo primero que nos viene a la cabeza son los parásitos que afectan a nuestras mascotas o quizás la famosa lombriz solitaria, pero a continuación se presentará un caso menos famoso de parasitismo, el que se produce entre aves.

El mirlo (Molothrus bonariensis) es capaz de parasitar a más de 200 especies, entre ellas está la tenca (Mimus thenca). El mirlo no construye nidos, sino que tiene un comportamiento parásito, se aprovecha de los nidos que construyen otras aves para depositar los suyos, usándolas como incubadoras. Es capaz de botar alguno o todos los huevos legítimos, con el objetivo que los suyos tengan espacio (Aves de Chile, 2015).

Se espera que las tasas de crecimiento de los polluelos de chamón varíen con factores tales como el tamaño del hospedero, el número total de polluelos en el nido y las tasas de alimentación.

Figura 1: Tenca alimentando una cría de mirlo

Fuente: Francisco Lira, 2013.

El intercambio de huevos nos recuerda una historia clásica infantil, el cuento del Patito Feo, ¿será posible analizar ese cuento de forma ecológica? Sería una interesante propuesta para trabajos futuros.

Figura 2: Cuento del Patito Feo.

Fuente: El rincón de los cuentos.

Fuentes:
AVES DE CHILE. (2015) Mirlo. URL: http://www.avesdechile.cl/304.htm

AVES DE CHILE. (2015) Tenca. URL: http://www.avesdechile.cl/073.htm

MARÍN, M. (2012) Historia natural y biología reproductiva de la tenca (Mimus thenca) en Chile central. Boletín del Museo Nacional de Historia Natural (Chile) 61: 43-63.

Codorniz californiana en Chile

Callipepla californica, conocida comúnmente como "codorniz", es una especie que fue introducida entre 1860 y 1870, importada desde Estados Unidos fue liberada en distintos fundos, entre las regiones de la zona central y en la isla Robinson Crusoe, estableciéndose exitosamente. En la actualidad, tiene una amplia distribución, limitada al norte por el desierto de Atacama, mientras que por el sur, por la alta precipitación de la Patagonia, prefiriendo la zona comprendida entre Coquimbo y Concepción, mientras que en Juan Fernández ya se considera extinta (Aves de Chile, 2015).

Fuente: Walter Baliero.

Toda esta situación nos hace preguntarnos, una especie introducida hace tanto tiempo, que ha logrado colonizar una zona tan amplia, ¿habrá ocasionado algún impacto? ¿La llegada de la codorniz habrá perjudicado o beneficiado a alguna especie nativa?

A pesar que no hay muchos estudios al respecto, se estima que compite con la perdiz chilena Nothoprocta perdicaria (Vuilleumier, F.,1991) ya que esta tiene una distribución muy similar, entre Atacama y Llanquihue junto con Isla de Pascua. Tienen hábitats similares, la codorniz vive en campos y quebradas con matorrales, mientras la perdiz habita pastizales, matorrales, arbustos y zonas cultivadas. Ambas hacen sus nidos en el suelo, con pasto, plumas y tallos. (Aves de Chile, 2015).

Tienen una dieta compuesta por semillas, hojas, bayas y granos, complementando con invertebrados como orugas, ácaros, escarabajos y caracoles (Aves de Chile, 2015). Según Jaksic (1998), es muy probable que esta sea un motivo de competencia entre la codorniz californiana y las aves nativas. A causa de su tipo de alimentación, también se dice que puede afectar la dispersión de semillas, alterando la estructura de las poblaciones y la dinámica de las comunidades vegetales (Bustamante, 1996).

A pesar que no es un tema estudiado de forma particular, hay autores que plantean que Callipepla californica es una de las especies exóticas que más impacto ha causado en los ecosistemas silvestres chilenos (Baldini y Pancel, 2000).

La codorniz californiana al instalarse en Chile se vió afectada por diversos factores del ambiente, se mención de su excelente aclimatación como especie foránea a los ecosistemas chilenos del matorral mediterráneo (Aves de Chile, 2015). De esto es posible entender que las condiciones del ambiente en Chile fueron favorables, en cuanto a la alimentación disponible, el hábitat fue compatible con ella, al ser bastante similar a las condiciones de su zona de distribución original (Jaksic, 1998); a pesar que es un ave de caza a logrado asentarse en Chile posiblemente gracias a su buena capacidad reproductiva, en que cada hembra pone entre 8 y 18 huevos, encontrando en cada nido a veces cantidades mucho mayores, debido a que entre las hembras pueden compartir los nidos (Aves de Chile, 2015).

Fuentes:

Aves de Chile. (2015) Callipepla californica. Recuperado en http://www.avesdechile.cl/016.htm

Aves de Chile. (2015) Nothoprocta perdicaria. Recuperado en http://www.avesdechile.cl/064.htm

Barros, R. (1919). Codorniz de California en Chile. Revista Chilena de Historia Natural 23, 15–16

Bustamante, R. (1996) Depredación de semillas en los bosques templados de Chile. pp 265-278. Ecología de los bosques nativos de Chile, Armesto, J.J, Villagrán, C. y M.T.K. Arroyo (eds), Editorial Universitaria, Santiago.

FIORINI, D. (2005) Éxito reproductivo del Tordo Renegrido (Molothrus bonariensis) en hospedadores de distinto tamaño corporal. Hornero, Buenos Aires, 20.

CONAMA. Fauna de la Región de Coquimbo. Recuperado en: http://www.sinia.cl/1292/articles-29099_recurso_13.pdf

ESTADES, C. (1998) Especie non grata: efectos de las especies exóticas. Ciencia al día 1: 1-12.

Vuilleumier, F. (1991). Invasions in the mediterranean avifaunas of California and Chile. In: Groves, R. H. & di Castri, F. (eds). Biogeography of Mediterranean Invasions, 327–358. Cambridge University Press, Cambridge.

Cálculo de la cobertura y densidad vegetal

Se presentan 6 fotografías tomadas al azar desde una misma altura perpendicular al suelo, tres de plantas herbáceas mirando desde arriba, mientras que las otras son de árboles observados desde abajo.

Respondiendo las siguientes preguntas:

I. ¿Cuántos tipos de plantas se identifican?

II. ¿Qué porcentaje de cada foto está cubierto por cada tipo de planta?

III. ¿Qué porcentaje del total de la foto está cubierto por plantas en general? 

Para facilitar la respuesta de estas preguntas, cada una de las fotografías será dividida en 16 secciones cuadradas de igual área, así cada cuadrado representará el  6.25% de la superficie total. Para cada cuadrante se aproximará un porcentaje de cobertura según cada especie diferenciada.

El porcentaje de cobertura de cada especie estará dado por:

donde xi representa el porcentaje estimado de lo que cubre una especie en un determinado cuadrante.

El porcentaje de la cobertura total de la foto, por cualquier planta, será la suma de los porcentajes de cada especie.

Por otro lado se constatará si el registro corresponde a "bosque", que según la Ley N° 20.283, sobre Recuperación del Bosque Nativo y Fomento Forestal, que define (en su Artículo 2°) al Bosque Nativo como el “bosque formado por especies autóctonas, provenientes de generación natural, regeneración natural, o plantación bajo dosel con las mismas especies existentes en el área de distribución original, que pueden tener presencia accidental de especies exóticas distribuidas al azar.”

• Herbáceas:

- Fotografía I

I.    A través de la fotografía se observan cuatro especies, que llamaremos A, B, C y D como aparecen en la fotografía.

II.    Porcentaje que cubre cada especie:

- Especie A: 

(0.2 + 0.1 + 0.2 + 0.5 + 0.2) x 6.25 % = 7.5%

- Especie B:

(0.1 + 0.5 + 0.4 + 0.1 + 0.3 + 0.1) x 6.25 % = 9.375%

- Especie C: 

(0.9 + 0.6 + 0.3 + 0.2 + 0.5 + 0.9 + 0.5 + 0.4 + 0.6 + 0.9 + 1 + 0.9 + 0.7 + 1) x 6.25 % = 58.75%

- Especie D:

(0.8 + 0.2 + 0.5 + 0.3 + 0.1 + 0.3 + 0.5 + 0.3 + 0.4 + 0.3) x 6.25 % = 23.125%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie A + Especie B + Especie C + Especie D = 7.5% + 9.375% + 58.75% + 23.125% = 98.75%

- Fotografía II

I.    A través de la fotografía se observan dos especies, que llamaremos A y C como aparecen en la fotografía.

 II.    Porcentaje que cubre cada especie:

 - Especie A: 

(0.1 + 0.75 + 0.9 + 0.9 + 0.4 + 0.1 + 0.1) x 6.25 % = 20.3125%

- Especie C:

(0.25 + 0.1 + 0.1 + 0.6 + 0.9 + 1 + 1 + 1+ 1+ 1+ 1 + 0.8 + 1 + 1 + 1) x 6.25 % = 73.4375%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie A + Especie C = 20.3125% + 73.4375% = 93.75%

- Fotografía III

I.    A través de la fotografía se observan una especie, a la que llamaremos H.

II.    Porcentaje que cubre la especie:

- Especie H: 

(1 + 0.9 + 0.9 + 1 + 0.5 + 0.4 + 1 + 0.9 + 0.5 + 0.8 + 1 + 0.9 + 0.4 + 0.6 + 0.7 + 1) x 6.25 % = 78.125%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie H = Total de especies = 78.125%

•  Arbóreas:

- Fotografía IV

I.    A través de la fotografía se observan dos especies, que llamaremos A y B.

 II.    Porcentaje que cubre cada especie:

- Especie A: 

(0 + 0.5 + 0.9 + 1 + 0.5 + 0.75 + 1 + 0.5 + 1 + 1 + 0.3 + 1 +1) x 6.25 % = 59.0625%

- Especie B:

(0 + 0.5 + 1 + 0.25 + 1 + 0.25) x 6.25 % = 18.75%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie A + Especie B = 59.0625% + 18.75% = 77.8125%

- Fotografía V

I.    A través de la fotografía se observan dos especies, a la de la izquierda la llamaremos M y N a la de la derecha.

II.    Porcentaje que cubre cada especie:

- Especie M: 

(0.8 + 0.2 + 1 + 0.5 + 1 + 0.75 + 1 + 0.3) x 6.25 % = 34.6875%

- Especie N:

(0.1 + 0.3 + 0.5 + 1 + 0.4 + 1 + 0.5 + 1) x 6.25 % = 30%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie M + Especie Q = 34.6875% + 30% = 64.6875%

- Fotografía VI

I.    A través de la fotografía se observan dos especies, a la de arriba la llamaremos Q y P a la de abajo.

II.    Porcentaje que cubre cada especie:

- Especie P: 

(0.75 + 0.25 + 0.1 + 0.1 + 1 + 1 + 0.75 + 0.9 + 1 + 1 + 1 + 1) x 6.25 % = 55.3125%

- Especie Q:

(0.9 + 0.9 + 0.9 + 0.9 +0.25 + 0.5 + 0.3 + 0.75) x 6.25 % = 33.75%

III.    Porcentaje de cobertura total:

Especie P + Especie Q = 55.3125% + 33.75% = 89.0625%

Finalmente, respondiendo a la pregunta planteada sobre el bosque nativo, ninguna de las situaciones representadas a través de las fotografías corresponden a bosque nativo, en primer lugar, las fotografías de especies herbáceas no se encuentran bajo dosel, mientras por el lado de los árboles, ninguno tiene procedencia natural, ni de regeneración natural, todos fueron ubicados de forma ornamental o recreativa.

Procesos Evolutivos: ¿sólo selección natural?

Respecto a la selección natural ¿qué otras alternativas existen para explicar los procesos evolutivos?; ¿En qué consiste cada una de ellas? Son las preguntas que buscamos responder.

Mecanismos de la herencia

Las características hereditarias tienen su razón de ser gracias a los genes, los que se encuentran codificados en moléculas de ácido desoxirribonucleico, ADN, del núcleo de cada una de las células. El material genético es diferente para cada uno de los miembros de una misma especie y también sufre cambios o mutaciones, o variaciones producidas a través de procesos como la recombinación genética.

Figura 1: Cromosoma.

Fuente: Wikipedia.

Mutación

Es una variación que se presenta en el material genético, ya sea ADN o ARN, de tipo permanente y transmisible, puede estar dada por errores en la copia del material durante la mitosis o a causa de la exposición a radiación, químicos o virus, o también de forma deliberada en el proceso de la meiosis.

Referido a los procesos evolutivos, recibe el nombre de mutaciones germinales, ocurren de forma aleatoria y es una de las formas de aplicar variación a las poblaciones, siendo la principal fuente de evolución. Pueden tener efectos positivos o negativos, los positivos son las menos frecuentes, por ejemplo la resistencia a enfermedades, mayor longevidad, entre otros; los negativos, son generalmente malformaciones; y las neutras, que son las más frecuentes, no producen ventajas ni desventajas a los individuos en cuanto a supervivencia o reproducción, y se van acumulando con el paso de las generaciones.

Recombinación genética

A través de este proceso, durante la meiosis el material genético se redistribuye por transposición de fragmentos de ADN entre dos cromosomas, provocando los mismos resultados que las mutaciones, si los cambios no son negativos se transmiten a las siguientes generaciones, contribuyendo a la diversidad dentro de cada especie.

Hay un proceso llamado "herencia epigenética", produce variaciones que no modifican el material genético, es decir, son reversibles. Resulta de la transmisión de información por medios distintos al ADN, pudiendo incluir herencia estructural. Aun se investiga si produce cambios positivos en respuesta a estímulos ambientales, de ser así, alguno de los procesos evolutivos podría estar fuera del marco Darwiniano, que plantea que no existe conexión entre los efectos del medio y las modificaciones hereditarias, aunque estaría involucrado el material de enzimas ADN metiltransferasa, histonas, entre otras.

Supervivencia diferenciada de características

Adem´pas de las formas en que se agrega material genético, hay factores que influyen en la frecuencia en que estos se heredan, hacen que algunas características se hagan más comunes, mientras que otras disminuyen o se pierden por completo. Dentro de estos procesos se encuentran la famosa "selección natural", la "deriva genética" y el "flujo genético".

• Selección natural

Consiste en la reproducción diferencial de los individuos, según su dotación genética, y generalmente efecto de la influencia del ambiente. Se habla de selección natural cuando hay diferencias en eficacia biológica entre los individuos de una población, es decir, cuando producen una cantidad diferente de descendientes. La eficacia biológica puede desglosarse en componentes como la supervivencia, la fertilidad y la fecundidad.

La selección natural puede dividirse en dos categorías:

La sexual ocurre cuando los organismos más atractivos para el sexo opuesto debido a sus características se reproducen más y aumentan la frecuencia de estas características en el patrimonio genético común. 

La ecológica ocurre en el resto de las circunstancias, como lo son la habilidad para obtener o procesar alimento, capacidad de huir o defenderse, capacidad para resistir los cambios ambientales, entre otras.

La selección natural trabaja respecto a las mutaciones de diferentes maneras, por ejemplo, las mutaciones perniciosas son eliminadas de una población, o por otro lado las mutaciones que provocan beneficios se repiten más (aumento de la frecuencia), aunque hay mutaciones que no se ven afectadas por la selección natural, son llamadas mutaciones neutras. Su frecuencia en la población está dictada por su tasa de mutación, por la deriva genética y el flujo genético. Se entiende que la secuencia de ADN de un organismo, sin que se aplique la selección, sufre una acumulación estable de mutaciones neutras. Se estima que un gen libre de selección será destruido por las mutaciones acumuladas, planteamiento contenido en el concepto de genómica. 

En la realidad actual el ser humano actúa como "seleccionador", en el caso de la agricultura se seleccionan algunos individuos por sus características deseables, a esto se le llama selección artificial. 

• Deriva genética

Explica las fluctuaciones aleatorias en la frecuencia de los alelos, tiene especial efecto en poblaciones reducidas, donde el paso de una generación a otra influye mucho en el cambio del material genético. Estas fluctuaciones en la frecuencia de los alelos entre generaciones consecutivas puede producir la desaparición de algunos alelos en la población. Dos poblaciones separadas que parten de la misma frecuencia de alelos pueden derivar, por fluctuación aleatoria, en dos poblaciones divergentes con diferente conjunto de alelos, por ejemplo, alelos presentes en una población y que desaparecen en otra. En contraste, para las grandes poblaciones, los cambios en la frecuencia de los alelos son generalmente muy pequeños.

Los efectos de la deriva genética son pequeños en la mayoría de las poblaciones naturales, pero pueden revestir especial importancia cuando tiene lugar la formación de una población a partir de muy pocos individuos, llamado efecto fundador, o cuando las poblaciones quedan reducidas a muy pocos individuos, es decir, pasan a través de un cuello de botella. 

Efecto fundador: si un lugar es "colonizado" por un grupo de individuos de una población no representativos genéticamentede esta, además de la baja diferenciación genética entre los individuos, las poblaciones presentarían alelos raros en exceso, o bien carecer de otros comunes en la población original. Además si hay ausencia de competidores y una variedad de nichos sin explotar,  se pueden provocar radiaciones masivas de la especie original y formar otras nuevas.

Figura 2: Efecto Fundador

Fuente: Francisco Alda (2015).

Cuello de botella: cuando una población se ve reducida drásticamente y que con el paso del tiempo recupera su número, pero a partir de los pocos sobrevivientes iniciales, esta situación supone o bien la desaparición de algunos alelos de forma aleatoria, sino un aumento en la frecuencia de otros respecto a la situación inicial.

Figura 3: Efecto cuello de botella. "Debido a la drástica reducción de la población, se pierden algunos perfiles genéticos (representados aquí por los círculos amarillos, anaranjados, verdes y morados). Las generaciones posteriores heredan solamente el ADN de los sobrevivientes".

Fuente: La Iglesia de Jesucristo de los Últimos días.

Fuente:

Canal de Ciencias. Paleoantropología. Recuperado en: <http://www.canaldeciencias.com/paleoantropolog%C3%ADa-procesos-evolutivos/>. Consultado el 8 de noviembre, 2015
GINNOBILI, S (2009). Adaptación y función: el papel de los conceptos funcionales en la Teoría de la Selección Natural Darwiniana. Universidad de Buenos Aires, Universidad Nacional de Quilmes. CONICET. Argentina.
GINNOBILI, S (2011). Selección artificial, selección sexual, selección natural. Universidad de Buenos Aires, Universidad Nacional de Quilmes, Argentina.