Interacción biológica

La nuez negra secreta un químico de sus raíces que daña las plantas vecinas, un ejemplo de antagonismo competitivo.

En ecología, una interacción biológica es el efecto que tienen entre sí un par de organismos que viven juntos en una comunidad. Pueden ser de la misma especie (interacciones intraespecíficas) o de especies diferentes (interacciones interespecíficas). Estos efectos pueden ser a corto o largo plazo, ambos a menudo influyen fuertemente en la adaptación y evolución de las especies involucradas. Las interacciones biológicas van desde el mutualismo, beneficioso para ambos socios, hasta la competencia, perjudicial para ambos socios. Las interacciones pueden ser directas cuando se establece contacto físico o indirectas, a través de intermediarios como recursos compartidos, territorios, servicios ecológicos, desechos metabólicos, toxinas o inhibidores del crecimiento. Este tipo de relación se puede demostrar mediante un efecto neto basado en los efectos individuales en ambos organismos que surgen de la relación.

Varios estudios recientes han sugerido que las interacciones de especies no tróficas, como la modificación del hábitat y los mutualismos, pueden ser determinantes importantes de las estructuras de la red alimentaria. Sin embargo, no está claro si estos hallazgos se generalizan en todos los ecosistemas y si las interacciones no tróficas afectan las redes alimentarias al azar o si afectan niveles tróficos o grupos funcionales específicos.

Historia

Aunque las interacciones biológicas, más o menos individualmente, fueron estudiadas anteriormente, Edward Haskell (1949) dio un enfoque integrador a la temática, proponiendo una clasificación de "co-acciones", posteriormente adoptada por los biólogos como & #34;interacciones". Las interacciones cercanas y de largo plazo se describen como simbiosis; Las simbiosis que son mutuamente beneficiosas se denominan mutualistas.

El término simbiosis estuvo sujeto a un debate de un siglo sobre si debería denotar específicamente mutualismo, como en los líquenes o en los parásitos que se benefician a sí mismos. Este debate creó dos clasificaciones diferentes para las interacciones bióticas, una basada en el tiempo (interacciones a corto y largo plazo), y otra basada en la magnitud de la fuerza de interacción (competencia/mutualismo) o efecto de la aptitud individual, según la hipótesis del gradiente de tensiones y Mutualismo Parasitismo Continuum. La teoría de juegos evolutivos como la Hipótesis de la Reina Roja, la Hipótesis del Rey Rojo o la Hipótesis de la Reina Negra han demostrado que es importante una clasificación basada en la fuerza de la interacción.

Clasificación basada en el tiempo de interacción

Interacciones a corto plazo

La predación es una interacción a corto plazo, en la que el depredador, aquí un osprey, mata y come su presa.

Las interacciones a corto plazo, incluida la depredación y la polinización, son extremadamente importantes en ecología y evolución. Estos son de corta duración en términos de la duración de una sola interacción: un depredador mata y come una presa; Un polinizador transfiere polen de una flor a otra; Pero son extremadamente duraderos en términos de su influencia en la evolución de ambos socios. Como resultado, los socios coevolucionan.

depredación

En la depredación, un organismo, el depredador, mata y come otro organismo, su presa. Los depredadores están adaptados y a menudo altamente especializados para la caza, con sentidos agudos como la visión, la audición o el olor. Muchos animales depredadores, tanto vertebrados como invertebrados, tienen garras o mandíbulas afiladas para agarrar, matar y cortar su presa. Otras adaptaciones incluyen sigilo e mimetismo agresivo que mejoran la eficiencia de la caza. La depredación tiene un poderoso efecto selectivo en la presa, lo que hace que desarrollen adaptaciones antipredadoras como coloración de advertencia, llamadas de alarma y otras señales, camuflaje y espinas y productos químicos defensivos. La depredación ha sido un importante impulsor de la evolución desde al menos el período Cámbrico.

En las últimas décadas, los microbiólogos han descubierto una serie de microbios fascinantes que sobreviven por su capacidad para aprovecharse de los demás. Varios de los mejores ejemplos son miembros de los géneros daptobacter (Campylobacterota), bdellovibrio y Vampirococcus .

bdellovibrios son cazadores activos que son vigorosamente móviles, nadando sobre la búsqueda de presas bacterianas gramnegativas susceptibles. Al detectar una célula de este tipo, una célula de Bdellovibrio nada más rápido hasta que choca con la célula de presa. Luego aburre un agujero a través de la membrana externa de su presa y ingresa al espacio periplásmico. A medida que crece, forma un filamento largo que eventualmente forma septae y produce bacterias de progenie. La lisis de la célula presa libera nuevas células Bdellovibrio. Bdellovibrios no atacará a las células de mamíferos, y nunca se ha observado que las bacterias de presas gramnegativas adquieran resistencia a Bdellovibrios.

Esto ha aumentado el interés en el uso de estas bacterias como A " probiotic " para tratar heridas infectadas. Aunque esto aún no se ha probado, uno puede imaginar que con el aumento de los patógenos resistentes a los antibióticos, tales formas de tratamientos pueden considerarse alternativas viables.

Polinización

La polinización ha impulsado la coevolución de plantas de flores y sus polinizadores de animales durante más de 100 millones de años.

En la polinización, los polinizadores, incluidos los insectos (entomófilios), algunas aves (ornitófilios) y algunos murciélagos, transfieren el polen de una parte de la flor masculina a una parte de la flor femenina, lo que permite la fertilización, a cambio de una recompensa de polen o néctar. Los socios han coevolucionado a través del tiempo geológico; En el caso de insectos y plantas con flores, la coevolución ha continuado durante más de 100 millones de años. Las flores polinizadas por insectos se adaptan con estructuras con forma, colores brillantes, patrones, aroma, néctar y polen pegajoso para atraer insectos, guiarlos para recoger y depositar polen y recompensarlos por el servicio. Los insectos polinizadores como las abejas están adaptados para detectar flores por color, patrón y aroma, para recolectar y transportar polen (como con cerdas con forma de cestas de polen en sus patas traseras) y para recolectar y procesar néctar (en el caso de miel abejas, hacer y almacenar miel). Las adaptaciones en cada lado de la interacción coinciden con las adaptaciones en el otro lado, y han sido moldeadas por la selección natural en su efectividad de la polinización.

Dispersación de semillas

La dispersión de semillas es el movimiento, propagación o transporte de semillas lejos de la planta principal. Las plantas tienen movilidad limitada y confían en una variedad de vectores de dispersión para transportar sus propágulos, incluidos los vectores abióticos como el viento y los vectores vivos (bióticos) como las aves. Las semillas se pueden dispersar de la planta principal individual o colectivamente, así como dispersar tanto en el espacio como en el tiempo. Los patrones de dispersión de semillas están determinados en gran parte por el mecanismo de dispersión y esto tiene implicaciones importantes para la estructura demográfica y genética de las poblaciones vegetales, así como los patrones de migración e interacciones de especies. Hay cinco modos principales de dispersión de semillas: gravedad, viento, balística, agua y animales. Algunas plantas son serotinosas y solo dispersan sus semillas en respuesta a un estímulo ambiental. La dispersión implica el alquiler o el desprendimiento de un diápore de la planta principal principal.

interacciones a largo plazo (simbiosis)

Los seis posibles tipos de relación simbiótica, desde beneficio mutuo hasta daño mutuo

Los seis posibles tipos de simbiosis son el mutualismo, el comensalismo, el parasitismo, el neutralismo, el amensalismo y la competencia. Estos se distinguen por el grado de beneficio o daño que causan a cada pareja.

mutualismo

El mutualismo es una interacción entre dos o más especies, donde las especies derivan un beneficio mutuo, por ejemplo, una mayor capacidad de carga. Interacciones similares dentro de una especie se conocen como cooperación. El mutualismo puede clasificarse en términos de cercanía de la asociación, siendo la simbiosis más cercana, que a menudo se confunde con el mutualismo. Una o ambas especies involucradas en la interacción pueden ser obligadas, lo que significa que no pueden sobrevivir a corto o largo plazo sin las otras especies. Aunque el mutualismo ha recibido históricamente menos atención que otras interacciones, como la depredación, es un tema importante en la ecología. Los ejemplos incluyen la simbiosis de limpieza, la flora intestinal, la mímica mülleriana y la fijación de nitrógeno por bacterias en los nódulos de la raíz de las legumbres.

comensalismo

El comensalismo beneficia a un organismo y el otro organismo no se beneficia ni se daña. Ocurre cuando un organismo toma beneficios al interactuar con otro organismo por el cual el organismo del huésped no se ve afectado. Un buen ejemplo es una remora que vive con un manatí. Las remoras se alimentan de las heces del manatí. El manatí no se ve afectado por esta interacción, ya que la remora no agota los recursos del manatí.

parasitismo

El parasitismo es una relación entre especies, donde un organismo, el parásito, vive en otro organismo, el huésped, causándolo algún daño, y se adapta estructuralmente a esta forma de vida. El parásito se alimenta del huésped o, en el caso de los parásitos intestinales, consume algunos de sus alimentos.

Neutralismo

El neutralismo (un término introducido por Eugene Odum) describe la relación entre dos especies que interactúan pero no se afectan entre sí. Los ejemplos de neutralismo verdadero son prácticamente imposibles de probar; El término se usa en la práctica para describir situaciones donde las interacciones son insignificantes o insignificantes.

amensalismo

amensalismo (un término introducido por Haskell) es una interacción en la que un organismo inflige daño a otro organismo sin ningún costo o beneficio recibido por sí mismo. El amensalismo describe el efecto adverso que un organismo tiene en otro organismo (Figura 32.1). Este es un proceso unidireccional basado en la liberación de un compuesto específico por un organismo que tiene un efecto negativo en otro. Un ejemplo clásico de amensalismo es la producción microbiana de antibióticos que pueden inhibir o matar a otros microorganismos susceptibles.

Un caso claro de amensalismo es donde las ovejas o el ganado pisotan la hierba. Mientras que la presencia de la hierba causa efectos perjudiciales insignificantes para el casco del animal, la hierba sufre de ser aplastada. El amensalismo a menudo se usa para describir interacciones competitivas fuertemente asimétricas, como se ha observado entre el IBEX español y los gorgojos del género Timarcha que se alimentan del mismo tipo de arbusto. Si bien la presencia del gorgojo casi no tiene influencia en la disponibilidad de alimentos, la presencia de IBEX tiene un enorme efecto perjudicial en los números de gorgojo, ya que consumen cantidades significativas de materia vegetal e ingiren incidentalmente los gorgojos sobre ella.

amensalismos puede ser bastante complejo. Las hormigas de Attine (hormigas pertenecientes a una nueva tribu mundial) pueden aprovechar una interacción entre un actinomiceto y un hongo parásito en el género escudopsis . Esta relación amensalista permite a la ANT mantener un mutualismo con los miembros de otro género fúngico, leucocoprinus . Sorprendentemente, estas hormigas cultivan un jardín de hongos leucocoprinus para su propio alimento. Para evitar que el hongo parásito espeopsis diezmando su jardín fúngico, las hormigas también promueven el crecimiento de un actinomiceto del género pseudonocardia , que produce un compuesto antimicrobiano que inhibe el crecimiento de El escudopsis hongi.

competencia

Competencia de interferencia masculina en ciervo rojo

La competencia se puede definir como una interacción entre organismos o especies, en la que la aptitud de uno se reduce por la presencia de otro. La competencia es a menudo por un recurso como comida, agua o territorio con suministro limitado, o por el acceso a las hembras para la reproducción. La competencia entre miembros de la misma especie se conoce como competencia intraespecífica, mientras que la competencia entre individuos de diferentes especies se conoce como competencia interespecífica. De acuerdo con el principio de exclusión competitiva, las especies menos adecuadas para competir por los recursos deben adaptarse o desaparecer. De acuerdo con la teoría evolutiva, esta competencia dentro y entre especies por los recursos juega un papel crítico en la selección natural.

Clasificación basada en el efecto sobre la forma física

Las interacciones bióticas pueden variar en intensidad (fuerza de la interacción) y frecuencia (número de interacciones en un tiempo determinado). Hay interacciones directas cuando hay contacto físico entre individuos o interacciones indirectas cuando no hay contacto físico, es decir, la interacción se da con un recurso, servicio ecológico, toxina o inhibidor de crecimiento. Las interacciones pueden ser determinadas directamente por los individuos (por cierto) o por procesos estocásticos (por accidente), por ejemplo, los efectos secundarios que un individuo tiene sobre otro. Se dividen en seis tipos principales: competencia, antagonismo, amensalismo, neutralismo, comensalismo y mutualismo.

Tipos de interacción biótica

Competencia

Es cuando dos organismos pelean y ambos reducen su condición física. Se observa una disbiosis incidental (determinada por organismos). Podría ser competencia directa, cuando dos organismos luchan físicamente y ambos resultan afectados. Incluir competencia de interferencia. La competencia indirecta es cuando dos organismos luchan indirectamente por un recurso o servicio y ambos resultan afectados. Incluye competencia de explotación, exclusión competitiva y competencia de explotación aparente. La competencia está relacionada con la Hipótesis de la Reina Roja.

Antagonismo

Es cuando un organismo se aprovecha de otro, uno aumenta su aptitud y el otro la disminuye. Se observa una antibiosis incidental (determinada por casualidad). El antagonismo directo es cuando un organismo se beneficia al dañar directamente, consumir parcial o totalmente a otro organismo. Incluye depredación, pastoreo, ramoneo y parasitismo. El antagonismo indirecto es cuando un organismo se beneficia al dañar o consumir los recursos o servicios ecológicos de otro organismo. Incluye antagonismo alelopático, antagonismo metabólico, explotación de recursos.

Amensalismo

Es cuando un organismo mantiene su aptitud, pero la aptitud de otro disminuye. Se observa antibiosis accidental (determinada por casualidad). El amensalismo directo es cuando un organismo inhibe físicamente la presencia de otro, pero este último no se beneficia ni se perjudica. Incluye aplastamiento accidental. (por ejemplo, aplastar una hormiga no aumenta ni disminuye la aptitud de la trituradora). El amensalismo indirecto es cuando un organismo inhibe accidentalmente la presencia de otro con sustancias químicas (inhibidores) o desechos. Incluye antibiosis accidental, envenenamiento accidental y alelopatía accidental.

Neutralismo

Es cuando dos organismos coexisten accidentalmente, pero no se benefician ni se perjudican físicamente ni a través de recursos o servicios, no hay cambio en la idoneidad de ambos.

Comensalismo

Es cuando un organismo mantiene su aptitud, pero la aptitud de otro aumenta. Se observa probiosis accidental (determinada por casualidad). El comensalismo directo es cuando un organismo beneficia físicamente a otro organismo sin perjudicarlo ni beneficiarlo. Incluye facilitación, epibiosis y foresis. Comensalismo indirecto es cuando un organismo se beneficia del recurso o servicio de otro sin afectarlo o beneficiarlo. Incluye tanatocresis, inquiliny, detrivory, carroñero, coprofagia.

Mutualismo

Cuando dos organismos cooperan y ambos aumentan su estado físico. Se observa probiosis incidental (determinada por organismos). Se subdivide en. El mutualismo directo es cuando dos organismos cooperan físicamente y ambos se benefician, incluye la simbiosis obligada. El mutualismo indirecto es cuando dos organismos cooperan para obtener un recurso o servicio y ambos se benefician. Incluye simbiosis facultativa, protocooperación, construcción de nicho, sintrofia metabólica, holobiosis, ayuda mutua y acoplamiento metabólico. El mutualismo está relacionado con las hipótesis del Rey Rojo y la Reina Negra.

Interacciones no tróficas

Las especies de fundición aumentan la complejidad de la web alimentaria
En un estudio de 2018 de Borst et...

(A) Seven ecosystems with foundation species were sampled: coastal (seagrass, blue mussel, cordgrass), freshwater (watermilfoil, water-starwort) and terrestrial (Español moss, marram grass).
(B) Food webs were built for both desnuda and foundation species-dominated replicate areas.
(C) De cada especie de fundación estructurada-alimentos web, los nodos (especie) fueron eliminados al azar hasta que el número de especies coincidía con el número de especies de las redes de alimentos desnudas.

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It was found the presence of foundation species strongly enhanced food web complexity, facilitating particularly species higher in the food chains.

Algunos ejemplos de interacciones no tróficas son la modificación del hábitat, el mutualismo y la competencia por el espacio. Se ha sugerido recientemente que las interacciones no tróficas pueden afectar indirectamente la topología de la red alimentaria y la dinámica trófica al afectar a las especies en la red y la fuerza de los enlaces tróficos. Varios estudios teóricos recientes han enfatizado la necesidad de integrar interacciones tróficas y no tróficas en los análisis de redes ecológicas. Los pocos estudios empíricos que abordan esto sugieren que las estructuras de la red alimentaria (topologías de red) pueden verse fuertemente influenciadas por las interacciones de las especies fuera de la red trófica. Sin embargo, estos estudios incluyen solo un número limitado de sistemas costeros, y no está claro hasta qué punto se pueden generalizar estos hallazgos. Aún no se ha resuelto si las interacciones no tróficas afectan típicamente a especies específicas, niveles tróficos o grupos funcionales dentro de la red alimentaria o, alternativamente, median indiscriminadamente a las especies y sus interacciones tróficas en toda la red. Algunos estudios sugieren que las especies sésiles con niveles tróficos generalmente bajos parecen beneficiarse más que otras de la facilitación no trófica, mientras que otros estudios sugieren que la facilitación también beneficia a las especies tróficas más altas y más móviles.

Un estudio de 2018 realizado por Borst et al.. probó la hipótesis general de que las especies fundamentales (organismos estructuradores de hábitats espacialmente dominantes) modifican las redes tróficas aumentando su tamaño según lo indicado por el número de especies y su complejidad según lo indicado por la densidad de enlaces, a través de la facilitación de especies, independientemente del tipo de ecosistema (ver diagrama). Además, probaron que cualquier cambio en las propiedades de la red alimenticia causado por las especies fundamentales se produce mediante la facilitación aleatoria de especies en toda la red alimentaria o mediante la facilitación específica de especies específicas que pertenecen a ciertos niveles tróficos o grupos funcionales. Se encontró que las especies en la base de la red alimenticia son menos fuertes y los carnívoros están más fuertemente facilitados en las especies fundamentales. redes alimenticias de lo previsto en base a la facilitación aleatoria, lo que resulta en un nivel trófico medio más alto y una longitud de cadena promedio más larga. Esto indica que las especies fundamentales mejoran considerablemente la complejidad de la red alimentaria a través de la facilitación no trófica de especies en toda la red trófica.

Aunque las especies fundamentales forman parte de la red alimentaria como cualquier otra especie (p. ej., como presa o depredador), numerosos estudios han demostrado que facilitan enormemente la comunidad asociada al crear un nuevo hábitat y aliviar el estrés físico. Se ha encontrado que esta forma de facilitación no trófica por parte de las especies fundamentales ocurre en una amplia gama de ecosistemas y condiciones ambientales. En las zonas costeras duras, los corales, las algas marinas, los mejillones, las ostras, los pastos marinos, los manglares y las plantas de las marismas facilitan la vida de los organismos al atenuar las corrientes y las olas, proporcionando una estructura sobre el suelo para refugiarse y adherirse, concentrando los nutrientes y/o reduciendo el estrés por desecación durante la exposición a la marea baja.. En sistemas más benignos, también se ha descubierto que las especies fundamentales, como los árboles en un bosque, los arbustos y pastos en las sabanas, y las macrófitas en los sistemas de agua dulce, desempeñan un papel importante en la estructuración del hábitat. En última instancia, todas las especies fundamentales aumentan la complejidad y la disponibilidad del hábitat, por lo que dividen y mejoran el espacio de nicho disponible para otras especies.