L’encaix entre l’ “Eco-Evo margalefiana” i noves perspectives evolutives a nivell de comunitat: l’estadi de la successió i l’oportunitat evolutiva.

Cesc Múrria, Departament d’Ecologia, Universitat de Barcelona

Ramon Margalef “successió i evolució”:

Ecosistema Organismes individuals

“Fonamentalment es tracta de veure la Bioesfera com una espècie de bomba que impulsa l’evolució. L’evolució passa en els ecosistemes, que són la màquina de l’evolució”

“Coevolució significa simplement que les altres espècies del ecosistema són factors de selecció sobre l’espècie que té la nostra atenció”“La vida continua experimentant i el resultat natural és la divergència: ramificació d’històries i estratègies”.

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

RUTA D’EVOLUCIÓ??

EVOLUCIÓ ORIENTADA?? REGULARITAT?“Existeix una correspondència general entre model d’evolució i les propietats històriques de les comunitats naturals”.

EL MILLOR MODEL D’EVOLUCIÓ DE LA BIOSFERA...

PROCÉS DE SU

CCESSIÓ...

- Processos lents associats a l’autoorganització

- Processos ràpids associats a la simplificació del sistema no predicible

EL MILLOR MODEL D’EVOLUCIÓ DE LA BIOSFERA...

EL MILLOR MODEL D’EVOLUCIÓ DE LA BIOSFERA...

- Processos lents associats a l’autoorganització

- Processos ràpids associats a la simplificació del sistema no predicible

PROCÉS DE SUCCESSIÓ...

EL MILLOR MODEL D’EVOLUCIÓ DE LA BIOSFERA...

PROCÉS DE SUCCESSIÓ...

El natural és veure més boscos creixent que cremant, fins i tot quan els processos oposats de construcció i destrucció mantenen l’status quo.

La única regularitat observable en una successió és que les pertorbacions més violentes són menys freqüents

PROCÉS DE SUCCESSIÓ...

Els ecosistemes tendeixen a tenir una estructura més complexa i menys subjecta a FLUCTUACIONS ->

↓ Productivitat / Biomassa

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

La selecció opera com un filtre, però és un filtre que evoluciona, i per tant hi ha una selecció dels mecanismes i dels estils de selecció. El context canvia al llarg del procés històric de la successió ecològica, és a dir, la selecció actua sobre un entorn que va corrents sistemàticament.

Ecosistema Organismes individuals

The Red Queen is a character by Lewis Carroll who famously said ‘It takes all the running you can do, to keep in the same place.’ Van Valen described a mechanism -> “Law of Constant Extinction”: taxa must constantly evolve to keep up with changes in their environments, which explicitly include other taxa, or go extinct.

An evolutionary ‘advance’ in a given environmental context by one taxon instantaneously produces a net negative effect of the same magnitude across other taxa in the same adaptive zone

Van Valen, L.M. (1973) A new evolutionary law. Evol. Theory 1, 1–30

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA- ↓ respiració intrínseca -> ↑ mida corporal + longevitat- ↓ nombre descendents + ↑ protecció-↑ durada de la vida -> ↓reemplaçament + dispersió

- ↑ reproducció

- ↓ longevitat -> estructures de resistència + plasticitat fisiològica

- ↑ dispersió -> ↑ flux genètic - ↑ competició -> exclusió congenèrics -Integració bioquímica i de

compartament -> estabilitat- Evolució ràpida

Oportunistes Eficiència, selecció estabilitzadora

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

Ampli espectre de variació genètica que es distribueix probablement de forma uniforme entre les diferents localitats i al llarg del temps

Selecció tipus r

Oportunistes Eficiència, selecció estabilitzadora

Selecció tipus K Les poblacions són riques genèticament i tendeixen a una segregació geogràfica dels diferents genotips.

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

Oportunistes Eficiència, selecció estabilitzadora

Sistema dinàmic: hi ha una evolució de les trajectòries de vida, com adaptacions a microsuccessions , que poden evolucionar a nivells diferents:

- Reemplaçament d’espècies - Canvis de forma biològica (p. ex., Scytosiphon) - Interacció química (p. ex., pH)- Segregació alimentària (p. ex. Oruga-papallona)

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

Oportunistes Eficiència, selecció estabilitzadora

Què és “fitness”?

Com s’entèn el “darwinisme”?

Què aporta el “neodarwinisme”? (genètica de poblacions)

Ecosistema Organismes individuals

Comparative phylogeographical studies in island archipelagos can reveal lineage-specific differential responses to the geological and climatic history.

“Els sistemes genètics reflexen, probablement, les estratègies ecològiques i evolutives, que indicaria que hi ha una selecció natural de les formes de selecció”.

SUCC

ESSI

Ó E

COLÒ

GICA

Low over-sea dispersal ability in combination with increased habitat stability was found to enhance the propensity for speciation; while both flying capability and habitat instability appeared to maintain species cohesion across historical barriers. Only flightless geophilic tenebrionid lineages were shown to track the geological events.

spK

sprspr

spK

Hypotheses:1. Species living in small lentic water bodies (short-term geological persistence of their habitat) -> ↑ dispersal ability and gene flow among populations, and ↓phylogeographicalstructure. 2. Lotic species (more geologically stable habitats) -> ↓ dispersal and ↑ phylogeographical structure at the samegeographical scales.

Ochthebius

Species highly habitat-specific to saline and hyper-saline aquatic environments

Nebrioporus

spKspr spK

spK

spr

Ochthebius

Nebrioporus

spK

spr

spK

spr

spK

spr

spK

spr

We examined patterns of species and genetic diversity of aquatic insect communities and their evolutionary history along the chytrid expansion gradient to elucidate potential community responses.

63 GMYC sp.202 cox1 haplotypes

29 GMYC sp90 cox1

42 GMYC sp104 cox1

14 GMYC sp30 cox1

63 GMYC202 cox1

~ 148 new species

Genomic approaches to characterizing bacterial communities are revealing significant differences in diversity and composition between environments.

Marine microbes diversity follows a seasonal fluctuation pattern with a reversed latitudinal gradient and the greatest richness in temperate latitudes in the winter.

2- daylength: short photoperiods -> ↑ richness

The 3 strongest predictors are:1- proximity to the thermocline, which reaches its greatest depth at temperate latitudes and in the winter

3- phosphate concentration

Traditionally ecology and evolutionary biology examine spatial patterns of biodiversity among communities and within species, respectively. There has been a recent surge of interest in studying these two types of pattern simultaneously -> can advance the above-stated goals and perhaps lead to entirely novel lines of inquiry.

Biodiversity - > genetic and phenotypic variation among individual organisms (the same or different species).

Taberlet, Coissac, Pompanon, Brochmann & Willerslev, Mol. Eco, 2012

Shokralla, Spall, Gibson & Hajibabaei, Mol. Eco, 2012

I el futur... Next Generation Sequencing...??

SUCCESSIÓ ECOLÒGICA

RUTA D’EVOLUCIÓ??

EVOLUCIÓ ORIENTADA?? REGULARITAT?“Existeix una correspondència general entre model d’evolució i les propietats històriques de les comunitats naturals”.

ACKNOWLEDGEMENTS

RICHABUN PROJECT and my research team at

TADS PROJECT: Amanda Rugenski, Matt Whiles

Mark Vellend and his lab at

Alfried Vogler’s lab at Natural History Museum, London

Spanish Ministry of Science and InnovationCGL2007-60163-BOS

Beatriu de Pinós postdoctoral fellow2011-BP-A-00177

National Science FoundationDEB#: 9977063, 0234386, 0234149

Projects: