UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR
AacuteREA DE CONOCIMIENTO
DE CIENCIAS DEL MAR Y DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO ACADEacuteMICO DE CIENCIAS MARINAS Y COSTERAS
PROGRAMA EDUCATIVO BIOacuteLOGO MARINO PLAN DE ESTUDIOS POR COMPETENCIAS 2011-II
BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
OPTATIVA
2 HRSSEM
LABORATORIO DE COMPUTO
MANUAL DE LABORATORIO
Sergio Francisco Flores Ramiacuterez
La Paz BCS Abril de 2011
1
IacuteNDICE INTRODUCCIOacuteN 3 PRESENTACIOacuteN 5 CONTRATO DE APRENDIZAJE 7 PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 9
INTRODUCCIOacuteN 9 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 11 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 11 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 11 PRODUCTOS 11 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 12 REFERENCIAS 12
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 13 INTRODUCCIOacuteN 13 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 13 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 14 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 16 PRODUCTOS 17 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 17 REFERENCIAS 18
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO 19
INTRODUCCIOacuteN 19 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 21 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 21 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 24 PRODUCTOS 24 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 24 REFERENCIAS 25
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA 26 INTRODUCCIOacuteN 26 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 31 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 32 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 35 PRODUCTOS 35 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 35 REFERENCIAS 36
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES 37
INTRODUCCIOacuteN 37 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 38 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 38 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 39 PRODUCTOS 39 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 40 REFERENCIAS 41
2
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 42
INTRODUCCIOacuteN 42 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 43 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 43 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 44 PRODUCTOS 45 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 45 REFERENCIAS 46
3
INTRODUCCIOacuteN
Este manual fue creado para apoyar el curso de BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN y
guiaraacute al estudiante en la parte praacutectica del mismo mientras le ayuda a desarrollar las
competencias disciplinares con el objetivo de prepararlo soacutelidamente en la disciplina y su
aplicacioacuten en la Biologiacutea Marina y simultaacuteneamente reforzar competencias geneacutericas que
impactaraacuten favorablemente los aacutembitos de su vida
El estudiante se preguntaraacute iquestQueacute es una competencia
ldquoEs la capacidad de movilizar recursos cognitivos para hacer frente a un tipo de
situaciones con buen juicio a su debido tiempo para definir y solucionar verdaderos
problemasrdquo1
Las competencias van maacutes allaacute de las habilidades baacutesicas o saber hacer ya
que implican saber actuar y reaccionar es decir saber queacute hacer y cuaacutendo lo que evita la
memorizacioacuten sin sentido de temas desarticulados y la adquisicioacuten de habilidades
mecaacutenicas Esto a su vez promueve el desarrollo de competencias manifiestas en la
resolucioacuten de problemas procurando que en el aula y laboratorio exista una vinculacioacuten
entre estos y la vida cotidiana
Competencias a desarrollar
bull Disciplinares Baacutesicas las miacutenimas necesarias de cada campo disciplinar para que
los estudiantes se desarrollen en diferentes contextos y situaciones a lo largo de la
vida
bull Disciplinares Extendidas implican los niveles de complejidad deseables para
quienes opten por una determinada trayectoria acadeacutemica teniendo asiacute una funcioacuten
propedeacuteutica en la medida que prepararaacuten a los estudiantes de ensentildeanza superior
para su ingreso y permanencia en posgrados y trabajos especializados
bull Disciplinares Profesionales son competencias especializadas que preparan al
estudiante para desempentildear su vida profesional con mayores probabilidades de eacutexito
bull Geneacutericas las que se desarrollan de manera transversal en todas las asignaturas del
mapa curricular y permiten al estudiante comprender su mundo e influir en eacutel le
brindan autonomiacutea en el proceso de aprendizaje y favorecen el desarrollo de relaciones
armoacutenicas con su entorno y quienes les rodean (Anexo I)
1 Mastache Anahiacute et al Formar personas competentes Desarrollo de competencias tecnoloacutegicas y psicosociales Ed Novedades Educativas Buenos Aires Meacutexico 2007
4
Estudiante este manual te encauzaraacute a lo largo de actividades que reforzaraacuten o
desarrollaraacuten tus competencias ademaacutes de tareas para aprender en forma colaborativa
(aprender de y con tus compantildeeros) Al realizar las actividades y proyectos (reportes de
praacutectica informes trabajos finales etc) encontraraacutes momentos para pensar reflexionar y
comunicarte mientras
bull Conoces a tus compantildeeros
bull Compartes con ellos metas y objetivos
bull Cooperan y se ayudan mutuamente
bull Respetan sus puntos de vista y opiniones
bull Logran acuerdos y toman decisiones
bull Proponen alternativas para resolver los problemas que se presentan
En el modelo de competencias lo importante es adquirir conocimiento desarrollar habilidades y fortalecer actitudes y valores Durante el laboratorio del curso desarrollaraacutes diversas actividades y elaboraraacutes tareas dirigidas a obtener tres tipos de evidencias que permitiraacuten a tu docente evaluar si has adquirido la competencia Conocimientos Teoriacuteas y principios que deberaacutes dominar para lograr un desempentildeo
eficaz Desempentildeos Habilidades para usar herramientas (microscopios ordenadores
software claves de identificacioacuten cuadrantes transectos etc) en la adquisicioacuten ordenamiento y anaacutelisis de datos e informacioacuten Estos desempentildeos pueden ser evaluados por el docente alguno de tus compantildeeros e incluso por ti mismo
Productos Evidencias tangibles de la competencia El producto que elaboraste u
obtuviste (Reporte de praacutectica marco conceptual presentacioacuten) la informacioacuten que buscaste integraste al documento y ordenaste en forma clara y estructurada en la seccioacuten de bibliografiacutea etc
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
1
IacuteNDICE INTRODUCCIOacuteN 3 PRESENTACIOacuteN 5 CONTRATO DE APRENDIZAJE 7 PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 9
INTRODUCCIOacuteN 9 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 11 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 11 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 11 PRODUCTOS 11 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 12 REFERENCIAS 12
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 13 INTRODUCCIOacuteN 13 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 13 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 14 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 16 PRODUCTOS 17 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 17 REFERENCIAS 18
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO 19
INTRODUCCIOacuteN 19 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 21 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 21 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 24 PRODUCTOS 24 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 24 REFERENCIAS 25
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA 26 INTRODUCCIOacuteN 26 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 31 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 32 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 35 PRODUCTOS 35 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 35 REFERENCIAS 36
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES 37
INTRODUCCIOacuteN 37 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 38 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 38 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 39 PRODUCTOS 39 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 40 REFERENCIAS 41
2
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 42
INTRODUCCIOacuteN 42 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 43 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 43 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 44 PRODUCTOS 45 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 45 REFERENCIAS 46
3
INTRODUCCIOacuteN
Este manual fue creado para apoyar el curso de BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN y
guiaraacute al estudiante en la parte praacutectica del mismo mientras le ayuda a desarrollar las
competencias disciplinares con el objetivo de prepararlo soacutelidamente en la disciplina y su
aplicacioacuten en la Biologiacutea Marina y simultaacuteneamente reforzar competencias geneacutericas que
impactaraacuten favorablemente los aacutembitos de su vida
El estudiante se preguntaraacute iquestQueacute es una competencia
ldquoEs la capacidad de movilizar recursos cognitivos para hacer frente a un tipo de
situaciones con buen juicio a su debido tiempo para definir y solucionar verdaderos
problemasrdquo1
Las competencias van maacutes allaacute de las habilidades baacutesicas o saber hacer ya
que implican saber actuar y reaccionar es decir saber queacute hacer y cuaacutendo lo que evita la
memorizacioacuten sin sentido de temas desarticulados y la adquisicioacuten de habilidades
mecaacutenicas Esto a su vez promueve el desarrollo de competencias manifiestas en la
resolucioacuten de problemas procurando que en el aula y laboratorio exista una vinculacioacuten
entre estos y la vida cotidiana
Competencias a desarrollar
bull Disciplinares Baacutesicas las miacutenimas necesarias de cada campo disciplinar para que
los estudiantes se desarrollen en diferentes contextos y situaciones a lo largo de la
vida
bull Disciplinares Extendidas implican los niveles de complejidad deseables para
quienes opten por una determinada trayectoria acadeacutemica teniendo asiacute una funcioacuten
propedeacuteutica en la medida que prepararaacuten a los estudiantes de ensentildeanza superior
para su ingreso y permanencia en posgrados y trabajos especializados
bull Disciplinares Profesionales son competencias especializadas que preparan al
estudiante para desempentildear su vida profesional con mayores probabilidades de eacutexito
bull Geneacutericas las que se desarrollan de manera transversal en todas las asignaturas del
mapa curricular y permiten al estudiante comprender su mundo e influir en eacutel le
brindan autonomiacutea en el proceso de aprendizaje y favorecen el desarrollo de relaciones
armoacutenicas con su entorno y quienes les rodean (Anexo I)
1 Mastache Anahiacute et al Formar personas competentes Desarrollo de competencias tecnoloacutegicas y psicosociales Ed Novedades Educativas Buenos Aires Meacutexico 2007
4
Estudiante este manual te encauzaraacute a lo largo de actividades que reforzaraacuten o
desarrollaraacuten tus competencias ademaacutes de tareas para aprender en forma colaborativa
(aprender de y con tus compantildeeros) Al realizar las actividades y proyectos (reportes de
praacutectica informes trabajos finales etc) encontraraacutes momentos para pensar reflexionar y
comunicarte mientras
bull Conoces a tus compantildeeros
bull Compartes con ellos metas y objetivos
bull Cooperan y se ayudan mutuamente
bull Respetan sus puntos de vista y opiniones
bull Logran acuerdos y toman decisiones
bull Proponen alternativas para resolver los problemas que se presentan
En el modelo de competencias lo importante es adquirir conocimiento desarrollar habilidades y fortalecer actitudes y valores Durante el laboratorio del curso desarrollaraacutes diversas actividades y elaboraraacutes tareas dirigidas a obtener tres tipos de evidencias que permitiraacuten a tu docente evaluar si has adquirido la competencia Conocimientos Teoriacuteas y principios que deberaacutes dominar para lograr un desempentildeo
eficaz Desempentildeos Habilidades para usar herramientas (microscopios ordenadores
software claves de identificacioacuten cuadrantes transectos etc) en la adquisicioacuten ordenamiento y anaacutelisis de datos e informacioacuten Estos desempentildeos pueden ser evaluados por el docente alguno de tus compantildeeros e incluso por ti mismo
Productos Evidencias tangibles de la competencia El producto que elaboraste u
obtuviste (Reporte de praacutectica marco conceptual presentacioacuten) la informacioacuten que buscaste integraste al documento y ordenaste en forma clara y estructurada en la seccioacuten de bibliografiacutea etc
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
2
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 42
INTRODUCCIOacuteN 42 OBJETIVO DE APRENDIZAJE 43 INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA 43 ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES 44 PRODUCTOS 45 COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES 45 REFERENCIAS 46
3
INTRODUCCIOacuteN
Este manual fue creado para apoyar el curso de BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN y
guiaraacute al estudiante en la parte praacutectica del mismo mientras le ayuda a desarrollar las
competencias disciplinares con el objetivo de prepararlo soacutelidamente en la disciplina y su
aplicacioacuten en la Biologiacutea Marina y simultaacuteneamente reforzar competencias geneacutericas que
impactaraacuten favorablemente los aacutembitos de su vida
El estudiante se preguntaraacute iquestQueacute es una competencia
ldquoEs la capacidad de movilizar recursos cognitivos para hacer frente a un tipo de
situaciones con buen juicio a su debido tiempo para definir y solucionar verdaderos
problemasrdquo1
Las competencias van maacutes allaacute de las habilidades baacutesicas o saber hacer ya
que implican saber actuar y reaccionar es decir saber queacute hacer y cuaacutendo lo que evita la
memorizacioacuten sin sentido de temas desarticulados y la adquisicioacuten de habilidades
mecaacutenicas Esto a su vez promueve el desarrollo de competencias manifiestas en la
resolucioacuten de problemas procurando que en el aula y laboratorio exista una vinculacioacuten
entre estos y la vida cotidiana
Competencias a desarrollar
bull Disciplinares Baacutesicas las miacutenimas necesarias de cada campo disciplinar para que
los estudiantes se desarrollen en diferentes contextos y situaciones a lo largo de la
vida
bull Disciplinares Extendidas implican los niveles de complejidad deseables para
quienes opten por una determinada trayectoria acadeacutemica teniendo asiacute una funcioacuten
propedeacuteutica en la medida que prepararaacuten a los estudiantes de ensentildeanza superior
para su ingreso y permanencia en posgrados y trabajos especializados
bull Disciplinares Profesionales son competencias especializadas que preparan al
estudiante para desempentildear su vida profesional con mayores probabilidades de eacutexito
bull Geneacutericas las que se desarrollan de manera transversal en todas las asignaturas del
mapa curricular y permiten al estudiante comprender su mundo e influir en eacutel le
brindan autonomiacutea en el proceso de aprendizaje y favorecen el desarrollo de relaciones
armoacutenicas con su entorno y quienes les rodean (Anexo I)
1 Mastache Anahiacute et al Formar personas competentes Desarrollo de competencias tecnoloacutegicas y psicosociales Ed Novedades Educativas Buenos Aires Meacutexico 2007
4
Estudiante este manual te encauzaraacute a lo largo de actividades que reforzaraacuten o
desarrollaraacuten tus competencias ademaacutes de tareas para aprender en forma colaborativa
(aprender de y con tus compantildeeros) Al realizar las actividades y proyectos (reportes de
praacutectica informes trabajos finales etc) encontraraacutes momentos para pensar reflexionar y
comunicarte mientras
bull Conoces a tus compantildeeros
bull Compartes con ellos metas y objetivos
bull Cooperan y se ayudan mutuamente
bull Respetan sus puntos de vista y opiniones
bull Logran acuerdos y toman decisiones
bull Proponen alternativas para resolver los problemas que se presentan
En el modelo de competencias lo importante es adquirir conocimiento desarrollar habilidades y fortalecer actitudes y valores Durante el laboratorio del curso desarrollaraacutes diversas actividades y elaboraraacutes tareas dirigidas a obtener tres tipos de evidencias que permitiraacuten a tu docente evaluar si has adquirido la competencia Conocimientos Teoriacuteas y principios que deberaacutes dominar para lograr un desempentildeo
eficaz Desempentildeos Habilidades para usar herramientas (microscopios ordenadores
software claves de identificacioacuten cuadrantes transectos etc) en la adquisicioacuten ordenamiento y anaacutelisis de datos e informacioacuten Estos desempentildeos pueden ser evaluados por el docente alguno de tus compantildeeros e incluso por ti mismo
Productos Evidencias tangibles de la competencia El producto que elaboraste u
obtuviste (Reporte de praacutectica marco conceptual presentacioacuten) la informacioacuten que buscaste integraste al documento y ordenaste en forma clara y estructurada en la seccioacuten de bibliografiacutea etc
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
3
INTRODUCCIOacuteN
Este manual fue creado para apoyar el curso de BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN y
guiaraacute al estudiante en la parte praacutectica del mismo mientras le ayuda a desarrollar las
competencias disciplinares con el objetivo de prepararlo soacutelidamente en la disciplina y su
aplicacioacuten en la Biologiacutea Marina y simultaacuteneamente reforzar competencias geneacutericas que
impactaraacuten favorablemente los aacutembitos de su vida
El estudiante se preguntaraacute iquestQueacute es una competencia
ldquoEs la capacidad de movilizar recursos cognitivos para hacer frente a un tipo de
situaciones con buen juicio a su debido tiempo para definir y solucionar verdaderos
problemasrdquo1
Las competencias van maacutes allaacute de las habilidades baacutesicas o saber hacer ya
que implican saber actuar y reaccionar es decir saber queacute hacer y cuaacutendo lo que evita la
memorizacioacuten sin sentido de temas desarticulados y la adquisicioacuten de habilidades
mecaacutenicas Esto a su vez promueve el desarrollo de competencias manifiestas en la
resolucioacuten de problemas procurando que en el aula y laboratorio exista una vinculacioacuten
entre estos y la vida cotidiana
Competencias a desarrollar
bull Disciplinares Baacutesicas las miacutenimas necesarias de cada campo disciplinar para que
los estudiantes se desarrollen en diferentes contextos y situaciones a lo largo de la
vida
bull Disciplinares Extendidas implican los niveles de complejidad deseables para
quienes opten por una determinada trayectoria acadeacutemica teniendo asiacute una funcioacuten
propedeacuteutica en la medida que prepararaacuten a los estudiantes de ensentildeanza superior
para su ingreso y permanencia en posgrados y trabajos especializados
bull Disciplinares Profesionales son competencias especializadas que preparan al
estudiante para desempentildear su vida profesional con mayores probabilidades de eacutexito
bull Geneacutericas las que se desarrollan de manera transversal en todas las asignaturas del
mapa curricular y permiten al estudiante comprender su mundo e influir en eacutel le
brindan autonomiacutea en el proceso de aprendizaje y favorecen el desarrollo de relaciones
armoacutenicas con su entorno y quienes les rodean (Anexo I)
1 Mastache Anahiacute et al Formar personas competentes Desarrollo de competencias tecnoloacutegicas y psicosociales Ed Novedades Educativas Buenos Aires Meacutexico 2007
4
Estudiante este manual te encauzaraacute a lo largo de actividades que reforzaraacuten o
desarrollaraacuten tus competencias ademaacutes de tareas para aprender en forma colaborativa
(aprender de y con tus compantildeeros) Al realizar las actividades y proyectos (reportes de
praacutectica informes trabajos finales etc) encontraraacutes momentos para pensar reflexionar y
comunicarte mientras
bull Conoces a tus compantildeeros
bull Compartes con ellos metas y objetivos
bull Cooperan y se ayudan mutuamente
bull Respetan sus puntos de vista y opiniones
bull Logran acuerdos y toman decisiones
bull Proponen alternativas para resolver los problemas que se presentan
En el modelo de competencias lo importante es adquirir conocimiento desarrollar habilidades y fortalecer actitudes y valores Durante el laboratorio del curso desarrollaraacutes diversas actividades y elaboraraacutes tareas dirigidas a obtener tres tipos de evidencias que permitiraacuten a tu docente evaluar si has adquirido la competencia Conocimientos Teoriacuteas y principios que deberaacutes dominar para lograr un desempentildeo
eficaz Desempentildeos Habilidades para usar herramientas (microscopios ordenadores
software claves de identificacioacuten cuadrantes transectos etc) en la adquisicioacuten ordenamiento y anaacutelisis de datos e informacioacuten Estos desempentildeos pueden ser evaluados por el docente alguno de tus compantildeeros e incluso por ti mismo
Productos Evidencias tangibles de la competencia El producto que elaboraste u
obtuviste (Reporte de praacutectica marco conceptual presentacioacuten) la informacioacuten que buscaste integraste al documento y ordenaste en forma clara y estructurada en la seccioacuten de bibliografiacutea etc
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
4
Estudiante este manual te encauzaraacute a lo largo de actividades que reforzaraacuten o
desarrollaraacuten tus competencias ademaacutes de tareas para aprender en forma colaborativa
(aprender de y con tus compantildeeros) Al realizar las actividades y proyectos (reportes de
praacutectica informes trabajos finales etc) encontraraacutes momentos para pensar reflexionar y
comunicarte mientras
bull Conoces a tus compantildeeros
bull Compartes con ellos metas y objetivos
bull Cooperan y se ayudan mutuamente
bull Respetan sus puntos de vista y opiniones
bull Logran acuerdos y toman decisiones
bull Proponen alternativas para resolver los problemas que se presentan
En el modelo de competencias lo importante es adquirir conocimiento desarrollar habilidades y fortalecer actitudes y valores Durante el laboratorio del curso desarrollaraacutes diversas actividades y elaboraraacutes tareas dirigidas a obtener tres tipos de evidencias que permitiraacuten a tu docente evaluar si has adquirido la competencia Conocimientos Teoriacuteas y principios que deberaacutes dominar para lograr un desempentildeo
eficaz Desempentildeos Habilidades para usar herramientas (microscopios ordenadores
software claves de identificacioacuten cuadrantes transectos etc) en la adquisicioacuten ordenamiento y anaacutelisis de datos e informacioacuten Estos desempentildeos pueden ser evaluados por el docente alguno de tus compantildeeros e incluso por ti mismo
Productos Evidencias tangibles de la competencia El producto que elaboraste u
obtuviste (Reporte de praacutectica marco conceptual presentacioacuten) la informacioacuten que buscaste integraste al documento y ordenaste en forma clara y estructurada en la seccioacuten de bibliografiacutea etc
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
5
PRESENTACIOacuteN Las masas de agua que circundan la Peniacutensula de Baja California determinan la
existencia de ecosistemas y ecotonos que favorecen la existencia de organismos
planctoacutenicos demersales y bentoacutenicos de una diversidad inusitada Por otra parte el
relativo aislamiento de las islas en la vecindad de la Peniacutensula favorece un alto
endemismo (especies que solo se encuentran en estos ambientes) que se ven
amenazadas por la invasioacuten potencial o real de especies exoacuteticas Lo anterior y las
condiciones cuasi priacutestina de la mayoriacutea de ecosistemas oceaacutenicos costeros e insulares
en la vecindad de Baja California presenta una oportunidad sin parangoacuten para presentar
a los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea Marina los quehaceres de la Biologiacutea de
la Conservacioacuten
El profesional en Biologiacutea de la Conservacioacuten tiene entre sus objetivos identificar
especies ecosistemas y procesos ecoloacutegicos bajo amenaza y contribuir a desarrollar
medidas para mitigar o reducir los efectos de factores de amenaza Tambieacuten desarrolla
investigaciones que contribuyen al uso sustentable de los recursos naturales y
mantenimiento de la biodiversidad En resumen su meta es preservar la biodiversidad
Para ello se ayuda con los avances de distintas disciplinas como la Demografiacutea
Ecologiacutea Evolucioacuten Geneacutetica Biogeografiacutea Sistemaacutetica y Economiacutea
Este manual tiene como objetivo que los estudiantes de la Licenciatura en Biologiacutea
Marina practiquen la aplicacioacuten de los principios de biologiacutea ecologiacutea y geneacutetica de
poblaciones ecologiacutea de comunidades ecologiacutea conductual sistemaacutetica y economiacutea que
sustentan a la Biologiacutea de Conservacioacuten Esto mientras tienen presente que los Bioacutelogos
de la Conservacioacuten no pueden darse el lujo de colectar gran cantidad de informacioacuten para
proponer las mejores decisiones La meta central del curso es que los estudiantes
conozcan y apliquen algunas de las herramientas maacutes poderosas que se emplean para
evidenciar y solucionar los problemas asociados a la preservacioacuten y conservacioacuten de la
biodiversidad y de la urgencia de llevar a cabo este tipo de estudios dado el raacutepido
deterioro de los haacutebitats naturales y su intensificacioacuten debida al cambio climaacutetico global
Tales principios y herramientas incluiraacuten el entrenamiento y desarrollo de competencias
analiacuteticas y de toma de decisiones en los estudiantes mientras se refuerzan sus
capacidades de comunicacioacuten verbal y escrita Esto contribuiraacute al perfil del egresado al
dotarle de capacidades para realizar investigaciones dirigidas a enriquecer el
conocimiento de las especies y los procesos bioloacutegicos marinos preparaacutendole para
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
6
aportar informacioacuten relevante para disentildear estrategias para conservar ecosistemas
marinos y costeros
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
7
CONTRATO DE APRENDIZAJE
ASIGNATURA BIOLOGIacuteA DE LA CONSERVACIOacuteN
Al estudiante Ahora que conoces los contenidos del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten revisa
este Contrato de Aprendizaje que tiene el propoacutesito de establecer de forma conjunta estudiante ndash
docente los acuerdos y lineamientos que seraacute conveniente respetar durante las sesiones del
laboratorio a fin de generar un espacio propicio para el trabajo y convivencia armoacutenica y el
desarrollo de competencias disciplinarias y geneacutericas
DERECHOS Y DEBERES
DEL ESTUDIANTE DEL DOCENTE Claacuteusulas Claacuteusulas Primera Actividades de Aprendizaje El estudiante se compromete a bull Realizar de forma eacutetica y responsable el
100 de las actividades de aprendizaje y evidencias solicitadas por el docente
bull Hacer entrega de las actividades y sus requerimientos en la fecha y hora acordadas
Solicitar apoyo a sus compantildeeros cuando asiacute lo requiera ademaacutes de brindarles asesoriacutea y dar soporte en la medida de sus posibilidades a fin de favorecer el desarrollo de sus competencias
Primera Actividades de Aprendizaje El docente se compromete a bull Indicar claramente a los estudiantes las
actividades de aprendizaje a realizar en el laboratorio ya sea de forma individual o por equipos ademaacutes de otorgar un tiempo adecuado para su realizacioacuten programar anticipadamente la fecha en que se entregaraacuten los productos (reporte de praacutectica mapa conceptual investigacioacuten bibliograacutefica)
bull Especificar los requisitos que estas
actividades deberaacuten cumplir ademaacutes del lugar y hora en que deberaacuten entregarse
Segunda Responsabilidad Cada estudiante es responsable de su propio aprendizaje por lo tanto su participacioacuten activa e interaccioacuten con sus compantildeeros de grupo y docente debe propiciar un ambiente que favorezca bull El logro de competencias disciplinares bull El desarrollo de competencias geneacutericas bull La convivencia armoacutenica Para tal fin el estudiante debe
bull Contemplar y respetar el Reglamento General de Laboratorios
bull El uso de bata es absolutamente obligatorio
bull Los materiales que le sean solicitados para desarrollar la practica deberaacuten ser presentados de manera ordenada la inicio de la misma
bull Queda estrictamente prohibido el uso de teleacutefonos celulares durante la sesioacuten
Segunda Responsabilidad El docente se compromete a bull Realizar en forma oportuna la planeacioacuten del
curso y actividades de laboratorio bull Impartir su clase y conducir las actividades
de ensentildeanza aprendizaje praacutectica y evaluacioacuten de forma tal que se produzca un proceso educativo de calidad acorde al contexto y a las necesidades de los estudiantes
bull Crear experiencias de aprendizaje
enfocadas a favorecer en los estudiantes el desarrollo de competencias y el logro de los fines educativos
Generar un ambiente que motive a los estudiantes a aprender participar comunicar interactuar investigar
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
8
de laboratorio Etc Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El estudiante se compromete a tratar con respeto eacutetica honestidad y tolerancia a siacute mismo a sus compantildeeros y a su docente
Tercera Honestidad Respeto y Tolerancia El docente se compromete a Ser tolerante responsable y respetuoso Dar un trato equitativo a todos los estudiantes Dar a los estudiantes la orientacioacuten pertinente
Cuarta Participacioacuten El estudiante tiene derecho y obligacioacuten de participar en la sesioacuten ser escuchado expresar con orden y respeto sus ideas puntos de vista sugerencias experiencias comentarios y observaciones todo ello con el objetivo de fortalecer el proceso educativo
Quinta Puntualidad y Asistencia El estudiante se compromete a bull Asistir al menos al 90 de las sesiones de
laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente bull En caso de inasistencia por motivos
meacutedicos deberaacute justificarla con el documento de diagnoacutestico y tratamiento
Cuarta Puntualidad y Asistencia El docente se compromete a bull Asistir al 100 de las sesiones de laboratorio bull Presentarse a las sesiones de laboratorio
puntualmente En caso de inasistencia por razones laborales deberaacute notificarla a los estudiantes por adelantado
Sexta Evaluacioacuten Calificacioacuten miacutenima aprobatoria del curso de Biologiacutea de la Conservacioacuten 60 La calificacioacuten final del curso se integra por el puntaje correspondiente a
+ Asistencia a clase 10 + Participacioacuten en seminarios (20)
Seminarios cada semana un alumno expondraacute y conduciraacute la discusioacuten del grupo en torno a un artiacuteculo cientiacutefico relativo a los temas revisados durante la semana Previo a la exposicioacuten todos alumnos responderaacuten un cuestionario corto (6 preguntas) que abarquen informacioacuten general sobre el marco de referencia meacutetodos resultados y conclusiones del artiacuteculo (20 del creacutedito)
+ Reportes de Laboratorio 25 + Ensayo Final 45
Quinta Evaluacioacuten El docente se compromete a bull Respetar y hacer respetar los criterios de evaluacioacuten de la asignatura correspondiente bull Dar a conocer los criterios y porcentajes de evaluacioacuten tomando en cuenta la normatividad y reglamento de la institucioacuten bull Realizar una evaluacioacuten integral con base en los criterios establecidos acorde a los objetivos de aprendizaje y a lo que se realizoacute en el laboratorio bull Informar oportunamente a los estudiantes los resultados de su evaluacioacuten y calificaciones Atender sus dudas y realizar las aclaraciones pertinentes
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
9
PRAacuteCTICA 1 LA HUELLA ECOLOacuteGICA 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La huella ecoloacutegica es el teacutermino dado al modelo de capacidad de carga
ambiental desarrollado por Wackernagel y Rees (1996) y aplicado por primera vez
en Holanda Mientras la Capacidad de Carga es ldquoEl maacuteximo de individuos que un
medioambiente especiacutefico puede sustentar en el largo plazordquo la huella ecoloacutegica
es un iacutendice del impacto ambiental que tiene un individuo o un grupo de estos
acorde a la cantidad de tierra y agua que requiere(n) para satisfacer sus
necesidades indicativo de sus haacutebitos de consumo Al calcular el iacutendice se
traduce el consumo y la degradacioacuten ambiental que se le asocia en teacuterminos de
los metros cuadrados de tierra y agua usadas (ldquosobre las que se deja huellardquo) lo
que hace al modelo comprensible Ademaacutes mientras que la Capacidad de Carga
se enfoca en el medioambiente y es una nocioacuten de liacutemite (pues existe un maacuteximo
de personas que pueden satisfacer sus necesidades en un ambiente) la huella
ecoloacutegica analiza los patrones de consumo de los individuos y el efecto de estos
sobre el medioambiente Asiacute el concepto identifica un problema de consumo De
lo que se consume y cuaacutento se consume Por ello la huella ecoloacutegica se puede
vincular al anaacutelisis microeconoacutemico del individuo (consumidor) Lo anterior permite
identificar que variables determinan los patrones de consumo y su huella
ecoloacutegica Los trabajos principales acerca de la huella ecoloacutegica (Wackernagel y
Rees 1996 Rees 2002 y 2003) abordan el tema relacionaacutendolo al desarrollo
econoacutemico partiendo de una nocioacuten de eacutetica en la que se enfrentan los paiacuteses
desarrollados y aquellos en viacuteas de desarrollo identificando patrones de consumo
diferenciados que dan lugar a problemas de desigualdad pobreza y degradacioacuten
ambiental (OECD 1995) Los patrones de consumo que caracterizan a los paiacuteses
desarrollados requieren de maacutes recursos naturales de los que poseen en su
territorio y los obtienen de los paiacuteses en viacuteas de desarrollo Esto es considerado
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
10
por algunos autores como poco eacutetico Se ha caracterizado a este problema como
de equidad intrageneracional e interregional
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
11
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno comprenderaacute y pondraacute en praacutectica el concepto de Huella Ecoloacutegica y a
utilizarlo como herramienta para evaluar la sustentabilidad de las praacutecticas
humanas Percibiraacute que distintos grupos sociales y los paiacuteses desarrollados tienen
una ldquohuellardquo maacutes extensa y que ello ha llevado a una crisis de conservacioacuten por el
sobre-consumo de bienes y servicios naturales
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten Familiariacutezate con la hoja de caacutelculo de huella ecoloacutegica en excel
ef_household_0203xls
Estudiante Una vez que te hayas familiarizado con el uso del software organiacutezate
con tu equipo de trabajo para conducir una encuesta a los alumnos de las Aacutereas
Interdisciplinarias de Ciencias Sociales (n=30) Ciencias del Mar (n=30) Ciencias
Agropecuarias (n=30) Obteacuten la huella ecoloacutegica promedio de cada grupo de
estudio Interpreta tus resultados
Segunda Sesioacuten Termina el anaacutelisis de tus datos e interpretacioacuten de resultados
Con tu equipo elabora y entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo
Conocer distintas formas en que se puede estimar la ldquohuella ecoloacutegicardquo y
reconocer que existen distintos enfoques (a veces muy divergentes para
calcularla) Aplicar un software para calcular la huella ecoloacutegica de uno o un
conjunto de individuos identificar interpretar y discutir los resultados de la
aplicacioacuten del software
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquohuella ecoloacutegicardquo a los meacutetodos que
empleaste para medirla la obtencioacuten de tus datos el anaacutelisis de tus datos e
interpretacioacuten de resultados
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
12
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquoevaluacioacuten del impacto ambiental de un individuo o un grupo de individuosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen los usos y costumbres de consumo de un individuo o un grupo de individuos sobre el ambiente
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto de huella ecoloacutegica
Se evaluaraacute con base a 1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la Huella ecoloacutegica
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo de estos Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estima la huella ecoloacutegica de un individuo o un grupo
REFERENCIAS bull Wackernagel M Rees WM 1996 Our Ecological Footprint Reducing Human
Impact on the Earth Philadelphia PA and Gabriola Island Canadaacute New Society Publishers
bull OECD (1995) ldquoSustainable Consumption and Production Clarifying the Conceptsrdquo Background Papers to the OECD Workshop Pariacutes
bull Rees WM 2002 ldquoOur Ecological Footprints Tracking Progress Toward Sustainabilityrdquo httpwwwemiaaorgauReesENV2002htm
bull Rees WM 2003 ldquoEconomic Development and Environmental Protection and Ecological Economics Perspectiverdquo Environmental Monitoring and Assessment no 86
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
13
PRAacuteCTICA 2 IMPACTO AMBIENTAL Y CAMBIO COMUNITARIO 4 horas Dos Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La conservacioacuten de la biodiversidad implica preservar el mayor nuacutemero y
abundancia de las especies prestando atencioacuten especial a especies con
caracteriacutesticas geneacuteticas o morfoloacutegicas uacutenicas Al tratar de balancear las
prioridades de conservacioacuten los expertos deben considerar los valores de los
iacutendices de biodiversidad comunitaria Asiacute un buen iacutendice debe indicar que tan
intensos son los cambios en la composicioacuten de la comunidad de modo que al
cambiar indique el cambio de la riqueza de especies equitatividad y distintividad
De manera contradictoria numerosos estudios demuestran que los iacutendices maacutes
empleados indican que los paraacutemetros de intereacutes aumentan al eliminar
(extinguirse) especies (Allen et al 2009) Recientemente se han desarrollado
iacutendices que son sensibles para indicar la disminucioacuten continua y gradual de la
distinctividad taxonoacutemica en ensambles comunitarios marinos a lo largo de
gradientes continuos de contaminacioacuten auacuten cuando la diversidad de especies
permanece constante Dos iacutendices se han desarrollado ∆ y ∆ el primero es un
iacutendice de diversidad taxonoacutemica relativo al iacutendice de diversidad de Shannon (H)
pero con un componente de separacioacuten taxonoacutemica y el segundo es una medida
pura de distinctividad taxonoacutemica Los valores de ambos iacutendices parecen no estar
influenciados por la el tamantildeo de muestra (como H) dependen menos del tamantildeo
de muestra que los iacutendices de riqueza de especies y equitatividad
OBJETIVO DE APRENDIZAJE El alumno compararaacute la sensibilidad de los iacutendices de distinctividad taxonoacutemica e
iacutendices tradicionales al cambio de comunidades de ambientes bajo impacto
antropogeacutenica (p ej gradientes de contaminacioacuten en un estuario o una franja de
manglar que se aleja de un centro urbano) Asiacute reconoceraacute el poder de los iacutendices
de distinctividad para diagnosticar el estado de salud de las comunidades y
biodiversidad
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
14
Evaluando la posibilidad de que el complemento geneacutetico de cualquier bioma
pueda (dentro de sus liacutemites) permanecer mas o menos constante y repartido
entre unidades taxonoacutemicas jeraacuterquicas acorde a la edad o estadio de sucesioacuten
del ensamble
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que identifique los
paraacutemetros que caracterizan a los ensambles comunitarios (eg Riqueza y
Diversidad de especies Dominancia Equitatividad Distintividad Taxonoacutemica) y los
algoritmos de los iacutendices que se utilizan para estimar estos paraacutemetros (eg Hrsquo ∆
y ∆ etc) b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un diagnoacutestico del estado de salud
comunitario con base en la estimacioacuten de los iacutendices mencionados demostrando
las rutinas implementadas en el software PAST (httpfolkuionoohammerpast)
Primero explicaraacute la aplicacioacuten de las rutinas de Rarefaccioacuten Individual dirigidas a
comparar la diversidad taxonoacutemica en muestras de distinto tamantildeo pues cuando
se comparan muestras estas deben ser taxonoacutemicamente similares obtenidas
con meacutetodos estandarizados de haacutebitats similares Una o maacutes columnas de
conteos de individuos de diferentes taxa (cada columna debe tener el mismo
nuacutemero de valores) Dadas una o maacutes columnas de datos de abundancia para un
numero de taxones este modulo estima cuantos taxa esperariacutea encontrar en una
muestra con un nuacutemero total de individuos menor Con el meacutetodo usted puede
estimar el numero de especies en muestras de distinto tamantildeo Usando el anaacutelisis
de rarefaccioacuten en su muestra maacutes grande usted puede estimar el nuacutemero maacuteximo
esperado de taxa en cualquier muestra de menor tamantildeo (incluso la mas
pequentildea Krebs 1989) Sea N el no total de individuos en la muestra s el no total
de especies y Ni el no de individuos de la especie numero i El no esperado de
E(Sn) en una muestra tamantildeo n con varianza V(Sn) esta dado por
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
15
Con el programa se obtienen tambieacuten los errores estaacutendar En la graacutefica estos
errores estaacutendar se convierten en intervalos de confianza al 95
Acto seguido se describiraacute el calculo de los siguientes iacutendices de diversidad
derivados del datos de asociacioacuten de especies donde el nuacutemero de individuos
esta tabulado en renglones (que en este caso representan taxa) y posiblemete en
distintas columnas (que en este caso representan asociaciones) Los iacutendices
estimados para cada asociacioacuten (ensamble) son
Nuacutemero de taxa (S)
Numero total de individuos (n)
Dominancia =1 ndash Iacutendice de Simpson Valores de 0 (Todos los taxa tienen la misma
abundancia) a 1 (Un taxoacuten domina la comunidad)
Iacutendice de Simpson = D=sum((ni n)2) donde ni es el no de individuos del taxoacuten i
Iacutendice de Simpson =1- Dominancia Mide la equitatividad de la comunidad de 0 a
Iacutendice de Shannon (entropiacutea) Iacutendice de diversidad que toma en cuenta el nuacutemero
de individuos asiacute como el nuacutemero de taxa Va de 0 en comunidades con un solo
taxoacuten a valores altos cuando las comunidades tienen numerosos taxa cada una
con unos cuantos individuos Hrsquo=-sum((ni n) ln(nin))
Indice de Riqueza de Margalef (S-1)ln(n) donde S es el nuacutemero de taxa y n es el
nuacutemero de individuos
Equitabilidad Hrsquo log del numero de taxa Mide la equidad con la que losindividuos
estaacuten distribuidos entre los taxa presentes
Alumno Practicaraacutes la obtencioacuten de los intervalos de confianza de estos iacutendices
calculaacutendolos con base a una rutina de submuestreo de bootstrap (n= 1000
iteraciones) Dado que estos intervalos de confianza se calculan para el total de la
poza de datos estos no representan intervalos de confianza para las muestras
individuales Son principalmente uacutetiles para identificar muestras donde el iacutendice de
diversidad dado cae fuera el intervalo de confianza La comparacioacuten de los iacutendices
de diversidad de dos muestras sometidos a Bootstrap es posible en el modulo
Compare diversities Revisa como se lleva a cabo este procedimiento en el
manual
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
16
Distinctividad Taxonoacutemica
En este caso una o maacutes columnas cada una conteniendo conteos de individuos
de distintos taxa en renglones Adicionalmente las columnas maacutes a la izquierda
deben contener los nombres de geacuteneros familias etc
La Diversidad y Distintividad Taxonoacutemica como las definen Clarke y Warwick
(1998) incluyen intervalos de confianza estimados a partir de 200 replicas
aleatorias tomadas de una poza tomada a partir del set de datos (todas las
columnas) Note que la Lista Global de Clarke y Warwick no es capturada
directamente pero se calcula internamente mediante la suma de las muestras
Estos iacutendices dependen de la informacioacuten taxonoacutemica a nivel y por encima del
nivel de especies lo que debe ser capturado para cada especie como sigue Los
nombres de la especie se capturan en la columna nombre name (la columna fija a
la extrema izquierda) el nombre del geacutenero en columna 1 familia en columna 2
etc Los conteos de las especies siguen en las columnas siguientes El programa
le preguntaraacute por el numero de columnas que contienen informacioacuten taxonoacutemica
por encima del nivel de especie Para datos de presencia ndash ausencia la diversidad
y distintividad taxonoacutemica son validad pero iguales entre si
c) Hacia el final de la primer sesioacuten el instructor distribuiraacute las lecturas pertinentes
y las bases de datos a ser analizadas por los alumnos
Actividad entre sesiones de laboratorio
Estudiante Analiza los datos provistos contemplando el objetivo descrito para la
praacutectica y Prepara una presentacioacuten powerpoint para presentar tus resultados y la
interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante sus compantildeeros de grupo en la
segunda sesioacuten
Segunda Sesioacuten Con tu equipo presenta tus datos e interpretacioacuten de resultados
entrega un reporte formal de esta praacutectica
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquoDistinctividad Taxonoacutemicardquo
Conocer distintas formas en que se puede caracterizar la estructura de
comunidades (ensambles de especies) estimando distintos paraacutemetros indicativos
de la ldquodiversidad de especiesrdquo y reconocer que existen distintos enfoques (a veces
muy divergentes para calcularla) Aplicar un software para calcular paraacutemetros
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
17
indicativos de la ldquodiversidad de especies rdquo uno o un conjunto de ambientes
caracterizados acorde al nivel de impacto humano identificar comparar
interpretar y discutir los resultados
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita en el concepto de ldquodistintividad taxonoacutemicardquo como se compara
con los meacutetodos tradicionales empleados para medir la diversidad y estructura de
las comunidades y evaluar su estado de salud en referencia a distintos niveles de
impacto
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 7 Adaptacioacuten al cambio 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil ldquodistintividad taxonoacutemicardquo para evaluar el estado de salud de comunidades y ensambles multi-especiacuteficosrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica dirigida a evaluar el impacto que tienen las actividades humanas sobre ensambles de especies
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el concepto distintividad taxonoacutemica
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a
la sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte e interpretacioacuten de los iacutendices de diversidad de especies en relacioacuten a distintos niveles de impacto humano
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar la distintividad taxonoacutemica y compararla entre distintos ensambles de especies Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos comparando la sensibilidad de los iacutendices tradicionales y de distintividad para medir la diversidad de especies para evaluar el efecto del impacto sobre comunidades
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
18
REFERENCIAS bull Allen B Kon M Bar-Yam Y 2009 A New Phylogenetic Diversity Measure
Generalizing the Shannon Index and Its Application to Phyllostomid Bats The American Naturalist174
bull Clarke KR Warwick RM 1998 A taxonomic distinctness index and its statistical properties Journal of Applied Ecology 35523-531
bull Krebs CJ 1989 Ecological Methodology Harper amp Row New York 1056768
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
19
PRAacuteCTICA 3 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD DEMOGRAacuteFICA ANAacuteLISIS DE MATRICES MULTI-ESTADO
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN Numerosos planes de conservacioacuten de especies carecen de anaacutelisis cientiacutefico
Este se requiere para disentildear estrategias dirigidas a recuperar poblaciones
reducidas de especies amenazadas El Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
AVP es una forma de resolver el problema En este se analizan matrices de
Leslie que permiten proyectar el destino de una poblacioacuten La teacutecnica desarrollada
por PH Leslie (1945) utiliza iacutendices de mortalidad y fecundidad para proyectar la
distribucioacuten de clases de edad de poblacioacuten organismos sobre la base de
distribucioacuten de clases de edad de una poblacioacuten inicial El modelo tambieacuten simula
y estima cambios en la tasa de crecimiento de la poblacioacuten La matriz de Leslie es
en efecto una variante especial de la matriz A de modo que
Donde A es la matriz de proyeccioacuten de poblacioacuten cuyos elementos se incorporan
la fecundidad la mortalidad y tasas de crecimiento con la poblacioacuten dividida en
clases de edad igual
nt es la la abundancia de individuos en cada etapa de la vida en el tiempo t
La ecuacioacuten completa de la matriz incorpora A nt y nt+1 de manera que
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
20
La teacutecnica de proyeccioacuten de la poblacioacuten con una matriz de Lefkovitch utiliza la
misma ecuacioacuten matricial sin embrago los elementos en la matriz de Lefkovitch se
dividen en clases de etapa Etapas en los que la edad en ocasiones tiene poco
que ver con la etapa La etapa es una medida del crecimiento y de la capacidad de
aparearse y reproducirse Sin embargo se supone que todos los individuos de
cada etapa estaacuten sujetos a las mismas tasas de mortalidad natalidad fecundidad
y crecimiento El eigenvalor dominante λm de esta matriz es igual a er donde r es
la tasa intriacutenseca de crecimiento poblacional como se aprecia en la ecuacioacuten
De tal manera que para que la poblacioacuten permanezca estable la tasa percapita de
crecimiento r debe ser igual a 0 haciendo que er y por tanto λm sean igual a 1
De acuerdo con Lotka cuando el ambiente es constante la distribucioacuten de edades
de los individuos en distintas clases de etapas seraacute relativamente estable El
resultado es que la matriz poblacional A tiene un eigenvector derecho wm que
representa esta distribucioacuten estable de etapas como en a ecuacioacuten
La matriz de Lefkovitch es similar a la de Leslie pero divide la poblacioacuten en
etapas de vida Es uacutetil pues en numerosas especies es difiacutecil identificar la edad de
los individuos
Estudiante En este ejercicio ustedes simularaacuten las condiciones y tareas que se
desarrollan en un taller AVP dirigido a recopilar y analizar informacioacuten de la
demografiacutea geneacutetica y ecologiacutea de una especie amenazada y a estimar el efecto
de factores ambientales e impacto humano (como deforestacioacuten caceriacutea furtiva o
contaminacioacuten) sobre su demografiacutea Analizando la informacioacuten con software
especializado Lo anterior para identificar y poner en praacutectica los pasos para
evaluar la probabilidad de que la(s) poblacioacuten(es) de una especie amenazada se
extingan respecto a distintos escenarios de manejo
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
21
Asiacute ustedes interpretaraacuten sus resultados y como si fueran expertos propondraacuten
acciones para mantener la viabilidad de la especie amenazada en cuestioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos de un AVP analizando datos
para demostrar la eficacia del modelo multi-estado de Lefkovitch y efectuando un
anaacutelisis de sensibilidad para identificar en que etapas del ciclo de vida fuerzas
deterministas (p ej caza y pesca furtiva) y estocaacutesticas (p ej huracanes o
epidemias) se asocian al aumento en la tasa de mortalidad amenazando la
poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar etapas del ciclo vital en
las que debe enfocarse el esfuerzo de conservacioacuten y que puede generar
recomendaciones para mantener la viabilidad de las especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Guiaraacute al alumno para que reconozca la naturaleza
de las matrices multi-estado de Leftkovitch y los datos requeridos para aplicarlas
a un AVP b) Ejemplificaraacute el desarrollo de un AVP aplicando una hoja de caacutelculo
Excel (httpbioquestorgesteemesteem_detailsphpproduct_id=210) que deriva
modelos multiestado de Lefkovitch para poblaciones estructuradas por clases de
etapa El usuario captura los datos de la fecundidad y las tasas de supervivencia
para cada edad o etapa especiacutefica asiacute como las proporciones iniciales de la
poblacioacuten La hoja de caacutelculo calcula la matriz derivando los valores propios
(eigenvalores) de la tasa de crecimiento finito y los vectores propios de una
distribucioacuten estable de edades en distintos escenarios de valor reproductivo La
hoja de caacutelculo tambieacuten rinde graacuteficos que ilustran la estabilizacioacuten de la estructura
poblacional los valores de reproduccioacuten y tasa finita de crecimiento El estudiante
podraacute visualizar las proyecciones de una poblacioacuten usando datos reales Al final
de la 1er sesioacuten se solicitaraacute a los alumnos consulten la literatura respecto al ciclo
de vida de las caguamas para que al inicio de la 2da sesioacuten los alumnos discutan
y lleguen a un consenso respecto al numero de etapas que comprende el ciclo de
vida de estas tortugas huevos bebeacutes juveniles pequentildeos juveniles grandes sub-
adultos novicios migrantes de 1er antildeo maduros etc
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
22
Segunda sesioacuten Los alumnos acordaraacuten el numero de etapas del ciclo de vida de
las tortugas caguamas El instructor les presentaraacute el reporte de Richardson y
Frazer de la poblacioacuten de tortugas caguamas de Isla ldquoLittle Cumberlandrdquo Georgia
Con sus datos Frazer creo una tabla de vida preliminar para las tortugas
caguamas Supone una poblacioacuten cerrada con proporcioacuten de sexos 11 una edad
de primera reproduccioacuten de 22 antildeos una longevidad promedio de 54 antildeos y una
tasa de declive 3 por antildeo Como no hay ninguacuten meacutetodo para determinar la edad
de estas tortugas marinas los datos se estratificaraacuten acorde a clases de talla
- Con los datos referidos Los estudiantes construiraacuten la tabla de etapas de vida
de esta poblacioacuten
- Procederaacuten a efectuar proyecciones teoacutericas de esta poblacioacuten (usando la
fecundidad las tasas de crecimiento y tasas de sobrevivencia estimadas por
Frazer) y dividiendo el ciclo de vida de la caguama en siete etapas Para ello es
necesario que se considere que cuando se desarrolla una proyeccioacuten basada
en etapas se debe estimar el producto de la reproduccioacuten Fi la probabilidad de
sobrevivir y crecer para alcanzar la siguiente etapa Gi y la probabilidad de
sobrevivir permaneciendo en determinada etapa Pi Lo anterior para cada una
de las etapas por separado Fi o la fecundidad se da en la Tabla 1 del reporte
de Fraser Gi y Pi pueden calcularse con la probabilidad de sobrevivencia
especiacutefica de cada etapa pi y la duracioacuten de a etapa di Se supone (pues no
conocemos la tasa de crecimiento y su variacioacuten en cada etapas) que cada
tortuga en una etapa tiene la misma probabilidad de sobrevivir y de durar en
esa etapa Asiacute algunos individuos en una etapa pueden haber estado en la
mismoa por un antildeo mientras que otros por dos tres o di antildeos y hay algunos
que quizaacute ya entraron a la etapa Asiacute se recomienda fijar el numero de tortugas
vivas de la clase de la etapa 1 a UNO y la probabilidad de que tienen los
individuos en el grupo de sobrevivir a a siguiente etapa en pi Entonces la
probabilidad de aquellos individuos que sobreviven d antildeos es igual a pid
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
23
Ahora considera que la distribucioacuten de edades al interior de cada etapa es
estable entonces la abundancia relativa de estos grupos es igual a 1 pi pi2
pid
Durante el tiempo t a t + 1 los individuos maacutes viejos si sobreviven se moveraacuten
a la siguiente etapa Pi la proporcioacuten de tortugas que sobreviven y permanecen
en a misma etapa estaacute dado por
Dado que la serie geomeacutetrica 1+p+p2 ++pdminus1 puede reescribirse como
Pi puede reescribirse como
Esto ilustra que el nuacutemero de tortugas en cualquier grupo dentro de una clase
de etapa disminuye en funcioacuten tanto de la probabilidad de supervivencia anual
de la etapa especiacutefica asiacute como del nuacutemero de antildeos dentro de esa etapa
especiacutefica Del mismo modo Gi la proporcioacuten de tortugas que sobrevive y
crece en la clase siguiente etapa se calcula utilizando la proporcioacuten de
individuos en el grupo de mayor edad de la etapa y se multiplicaraacute por la tasa
de supervivencia anual correspondiente a esa etapa
Estudiantes Con base en las ecuaciones descritas procedan a
- Preparar una matriz poblacional de Lefkovitch con los datos descritos en
Richardson y Frazer
- Acto seguido una vez familiarizados con el uso de la hoja de caacutelculo
referida comience a realizar las proyecciones de esta poblacioacuten
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
24
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros sentildealando las etapas del ciclo de vida en que acorde a tus
resultados deben enfocarse los esfuerzos de conservacioacuten y recomienda
acciones para mantener la viabilidad de las especies
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de Lefkovitch
para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
Aplicar un software para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
generando capacidades para recomendar acciones para mantener la viabilidad de
las especie
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
la filosofiacutea impliacutecita la filosofiacutea impliacutecita en el anaacutelisis de matrices multi-estado de
Lefkovitch para efectuar un Anaacutelisis de Viabilidad de Poblaciones
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten 2 Comunicacioacuten 3 Gestioacuten de la informacioacuten 4 Toma de decisiones y solucioacuten de problemas 5 Trabajo en equipo 6 Relaciones interpersonales 8 Liderazgo iniciativa direccioacuten 9 Disposicioacuten hacia la calidad 10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil y protocolos para evaluar la susceptibilidad de poblaciones reducidas a la extincioacuten ldquoAnaacutelisis de Viabilidad Poblacionalrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una herramienta conceptual y estadiacutestica como lo es el anaacutelisis de matrices multi-estado de Leftkovitch para proponer medidas dirigidas a conservar especies amenazadas
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
25
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica del uso de matrices multi-estado en la conservacioacuten de poblaciones silvestres
Se evaluaraacute con base a 1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica 2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos que siguieron para obtener y procesar los datos obtencioacuten e interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de obtener y procesar los datos relativos a la aplicacioacuten de Matrices Multi- estado de Leftkovitch
Aplicacioacuten de un instrumento estadiacutestico disentildeado para evaluar el estado de salud demograacutefica de poblaciones silvestres Discusioacuten en grupo criacutetica de los resultados obtenidos en cuanto a la calidad del muestreo y datos obtenidos del mismo y su influencia sobre los resultados derivados de la herramienta estadiacutestica que estiman Matrices Multi- estado de Leftkovitch
REFERENCIAS bull Dennis B Munholland P L amp Scott J M Estimation of growth and extinction
parameters for endangered species Ecological Monographs 61 115ndash143 (1991) bull Gerber L R et al Mortality sensitivity in life-stage simulation analysis A case
study of Southern sea otters Ecological Applications 14 1554ndash1565 (2004) bull Wisdom MJ Mills L S Doak DF 2000 Life stage simulation analysis
Estimating vital-rate effects on population growth for conservation Ecology 81(3) 628ndash641
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
26
PRAacuteCTICA 4 RIESGO DE EXTINCIOacuteN Y ESTOCASTICIDAD GEacuteNICA
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN La sobrepesca fragmentacioacuten de haacutebitats competencia con especies exoacuteticas y
enfermedades son ejemplos de fuerzas deterministas que amenazan la
persistencia de especies con poblaciones reducidas Estas fuerzas las conducen a
la extincioacuten en relativamente poco tiempo El bioacutelogo de la conservacioacuten trata de
identificar factores que causan que la abundancia de una poblacioacuten disminuya
para mitigarlos o eliminarlos En los 1980s se identificoacute que los eventos aleatorios
pueden tener gran impacto en la dinaacutemica y persistencia de las poblaciones
pequentildeas Asiacute ademaacutes de las amenazas deterministas las poblaciones reducidas
enfrentan amenazas estocaacutesticas Si la tasa de crecimiento de la poblacioacuten variacutea
entre generaciones una serie de generaciones malas en las que la poblacioacuten
disminuye esto puede llevarla a la extincioacuten Observando que
1 La estocasticidad demograacutefica no es gran problema en poblaciones con maacutes de
100 individuos reproductores
2 La estocasticidad ambiental impone la necesidad de poblaciones grandes
(1000-10000 individuos) para que estas puedan sobrevivir a largo plazo
3 La Heterogeneidad Demografica determina que no se sepa que tan grande
debe ser una poblacioacuten probablemente tan grande como aquella que sobrevive
a la estocasticidad ambiental
4 Cataacutestrofes naturales |si ocurre en frecuencias apreciables y si estas eliminan a
una fraccioacuten grande de la poblacioacuten
5 Finalmente estaacute la estocasticidad geacutenica o deriva geacutenica
Los riesgos geacutenicos que enfrentan las poblaciones reducidas son
A Efectos a corto plazo que afectan la viabilidad y fecundidad de los individuos
Afectan la demografiacutea de la Poblacioacuten hacieacutendola susceptible a extincioacuten
B Efectos a largo plazo que afectan la habilidad de las poblaciones para
responder de manera adaptativa al cambio ambiental
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
27
Auacuten si la estocasticidad geacutenica no tiene efecto inmediato sobre la habilidad de las
poblaciones para sobrevivir si puede llegar a tener alguacuten efecto sobre su habilidad
de responder cuando ocurra el cambio ambiental (eg una epizootia) Antes de
describir los efectos mencionados es necesario hablar de los tipos de cambio
geacutenico de las poblaciones reducidas Solo asiacute podremos evaluar su efecto
Cambios Geneacuteticos en Poblaciones Reducidas La aleatoriedad asociada a la
reproduccioacuten produce cambios en la composicioacuten geneacutetica de una poblacioacuten a lo
largo del tiempo Considere que si los gametos son elegidos al azar al formar un
cigoto la composicioacuten geacutenica de la poza e cigotos seraacute en promedio la misma que
la de la poza de gametos Pero existe una distribucioacuten de resultados posibles Asiacute
la deriva tiene cuatro propiedades importantes a) Las frecuencias aleacutelicas tienden
a cambiar de una generacioacuten a la siguiente como resultado del muestreo de alelos
al momento de formar los cigotos Asiacute se puede estimar la distribucioacuten de
probabilidad para la frecuencia de alelos en la siguiente generacioacuten pero no tener
la certeza del valor exacto que esta tendraacute b) No hay un sesgo sistemaacutetico que
caracterice al cambio de la frecuencia de alelos No se puede predecir que alelo
seraacute el maacutes comuacuten y cuaacutel el maacutes raro c) Eventualmente uno de los alelos se fijaraacute
en la poblacioacuten a menos que la mutacioacuten o migracioacuten introduzcan nueva variacioacuten
geacutenica a la poblacioacuten En ausencia de estas dos fuerzas las poblaciones tenderaacuten
a perder diversidad geacutenica (vea la siguiente figura)
Porcentaje de la peacuterdida de heterocigocidad 100 antildeos
Distribucioacuten de frecuencias de la peacuterdida de heterocigocidad de 80 especies
de mamiacuteferos (Amos y Balmford 2001)
d) El tiempo que tarda un alelo en fijarse es inversamente proporcional al tamantildeo
de la poblacioacuten Asiacute entre maacutes grande sea la poblacioacuten menor seraacute el efecto de la
deriva
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
28
El tiempo de ancestriacutea de dos alelos tomados al azar de una poblacioacuten es 2Ne
(donde Ne = tamantildeo efectivo de la poblacioacuten) El tiempo de ancestriacutea de todos os
alelos de la poblacioacuten es 4Ne (Hudson 1990) Esto es muy importante por que
implica que no es suficiente determinar el numero de animales y plantas en estado
reproductivo de una poblacioacuten para saber si la misma es grande o pequentildea Es
decir no es suficiente tener un censo preciso del numero de individuos maduros de
la poblacioacuten Lo importante es conocer su nuacutemero efectivo aplicando las formulas
descritas en Amos y Balmford (2001)
Cuando la Razoacuten de Sexos es Desigual
Acorde a esta foacutermula si solo hay un solo individuo reproductor macho (como
puede ocurrir en un sistema de apareamiento poligiacutenico) el tamantildeo maacutes grande
que puede tener esta poblacioacuten es de 4 Implicaciones para el manejo una
proporcioacuten de sexos sesgada tiene el potencial de aumentar dramaacuteticamente la
susceptibilidad de una poblacioacuten a los cambios geneacuteticos al azar
Considere el Numero efectivo que se tiene cuando se cuenta con un solo macho
reproductor y 10 hembras reproductoras
y compaacuterelo con el caso en que se cuenta con 10 machos y 100 hembras
reproductoras
Cambios geacutenicos en poblaciones con eacutexito reproductivo variante cuando variacutea el
tamantildeo de la familia entre individuos cuando la varianza = δ2 y K es es el numero
promedio de criacuteas por individuo
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
29
Aprecie que si δ2 = 0 Ne = 2N Si δ2 = 3k Ne = N2 Suponga por ejemplo que la
distribucioacuten del nuacutemero de criacuteas responde a una binomial negativa con media =2 y
varianza =125 entonces
Esto implica es que si reducimos las diferencias entre los individuos respecto al
nuacutemero de criacuteas que producen se puede reducir en casi un 50 la susceptibilidad
de una poblacioacuten a cambios geacutenico aleatorios Sin embargo esto seraacute asiacute solo si
el tamantildeo de la poblacioacuten es constante con respecto al incremento de
consanguinidad entre los individuos (Hartl y Clarck 1997) Si el tamantildeo de la
poblacioacuten aumenta el tamantildeo es cercano al del tamantildeo de la poblacioacuten de la
progenie y una capacidad reproductiva igual incrementaraacute el tamantildeo efectivo de la
poblacioacuten por un factor menor a dos
Variacioacuten en el Tamantildeo Poblacional El tamantildeo efectivo se ve mucho maacutes
afectado por tamantildeos muy reducidos de poblacioacuten lo que implica que las
poblaciones que presentan desplomes repetitivos en su abundancia son maacutes
susceptibles a cambios geacutenicos que aquellas relativamente estables
Poblaciones con estructura de edades la dinaacutemica estocaacutestica de las poblaciones
que tienen una estructura de edad es complicada La estructura de edad no
parece reducir el tamantildeo efectivo de la poblacioacuten (Groom et al 2005) Esto implica
que debemos confiar que las inferencias acerca de las praacutecticas de manejo sin
considerar la estructura de edades Debemos entonces ser conservadores por
ejemplo considerar un amplio margen de error
Cambios Geneacuteticos Durante Cuellos de Botella Poblacionales Existen dos
componentes respecto a la diversidad geacutenica i) Varianza geacutenica aditiva
proporcioacuten de diferencias geneacuteticas entre individuos que pueden responder a
seleccioacuten) y ii) Diversidad aleacutelica nuacutemero de distintos alelos presentes en un locus
dado Aun en la situacioacuten maacutes extrema p ej en una poblacioacuten reducida a un solo
individuo hermafrodita por una generacioacuten solo se perderaacute cuando mucho 50 de
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
30
la varianza geacutenica aditiva si la poblacioacuten rebota raacutepidamente a un estado de
abundancia Es maacutes los alelos letales recesivos y alelos deleteacutereos retardaraacuten la
peacuterdida de varianza en otros loci especialmente de aquellos a los que se
encuentran ligados Se requiere de varias generaciones en una abundancia muy
escasa para erosionar significativamente la variacioacuten geacutenica cuantitativa
Comparativamente la diversidad de alelos de una poblacioacuten se ve gravemente
afectada por cuellos de botella poblacionales Los alelos raros son especialmente
susceptibles a ser perdidos Asiacute los cuellos de botella poblacional tienen un efecto
reducido en la la varianza pero pero uno dramaacutetico en la diversidad
Amenazas a Corto Plazo a la Persistencia La deriva en poblaciones pequentildeas
tiene numerosas propiedades que comparte con la endogamia De hecho
donde f es el coeficiente de endogamia una medida del grado de consanguinidad
Por ensayo y error los criadores de animales han descubierto que tanta
consanguinidad pueden tolerar las liacuteneas de animales de que su rendimiento y
fecundidad empiece a declinar (Franklin 1980 Souleacute 1980) Su regla es que la
tasa de endogamia por generacioacuten no sea mayor que 2 y 3
Entonces se requiere que
Los criadores de animales han encontrado un efecto obvio en la fecundidad de las
poblaciones reducidas cuando el coeficiente de endogamia se acerca a 05 Por lo
tanto si deseamos que la poblacioacuten sea viable por 100 generaciones
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
31
Otro enfoque seriacutea considerar que los efectos deleteacutereos en estas poblaciones
reducidas son en 1er lugar resultado de la expresioacuten de alelos recesivos
deleteacutereos Entonces usando los resultados de la teoriacutea de deriva geacutenica
podemos calcular la probabilidad de que una poblacioacuten tenga una frecuencia de
alelos particular teniendo los supuestos acerca de la fuerza de seleccioacuten y tasas
de mutacioacuten Para un amplio rango de valores de seleccioacuten y para lo que se
piensa es una tasa de mutacioacuten tiacutepica por locus (10-6 por generacioacuten) es posible
calcular ele efecto sobre la adecuacioacuten promedio de la poblacioacuten Este caacutelculo
sugiere que las poblaciones sufriraacuten una peacuterdida de adecuacioacuten significativa
(peacuterdida de la adecuacioacuten promedio mayor 10) si Ne lt 100 (Holsinger y Gottlieb
1991)
Para finalizar tambieacuten se puede considerar una versioacuten del ratchet de Muller a
nivel poblacional Como resultado de la deriva es posible que se fije un alelo
deleteacutereo Si lo hace y si reduce la capacidad reproductiva la poblacioacuten el tamantildeo
de la poblacioacuten puede reducirse auacuten maacutes facilitando la fijacioacuten de nuevas
mutaciones deleteacutereas Esto reduciraacute auacuten maacutes el tamantildeo de la poblacioacuten en
rondas sucesivas (Gabriel et al 1993 Lynch et al 1995) El tiempo esperado a la
extincioacuten se incrementa raacutepidamente de forma que en poblaciones con un tamantildeo
efectivo mayor de unos cuantos cientos el tiempo de persistencia es de cientos a
miles de generaciones En conclusioacuten cuando las poblaciones se encuentran en
peligro criacutetico los cambios geneacuteticos pueden representar una amenaza adicional a
la persitencia de la poblacioacuten El ejemplo maacutes claro es el caso de la Pantera de
Florida (Hedrick 2001)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten algunos de los impactos humanos deterministas y
estocaacutesticos que afectan a las poblaciones y que en sinergia llevan a las
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
32
poblaciones al vortex de extincioacuten enfocaacutendose principalmente en identificar y
modelar los cambios geneacuteticos que se presentan en poblaciones reducidas
Identificaraacuten los casos que dan lugar al riesgo geneacutetico que se asocian al
aumento en la tasa de mortalidad de los individuos amenazando la persistencia
de la poblacioacuten El estudiante se percataraacute que puede identificar estos escenarios
problemaacuteticos y generar recomendaciones para mantener la viabilidad de las
especies
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno enfatizando el
efecto determinista y estocaacutestico de factores de impacto que determinan la
disminucioacuten en abundancia de las poblaciones haciendolas susceptibles a
exincioacuten b) Impartiraacute un tutorial en el que se demuestra el poder del software de
simulacioacuten PopG (httpevolutiongswashingtonedupopgenpopghtml) el que
integra el efecto sineacutergico de factores geacutenicos deterministas y estocaacutesicos sobre
poblaciones reducidas Esto para que el estudiante identifique los factores que
tienen mayor efecto al determinar la susceptibilidad de la poblacioacuten a la extincioacuten
PopG simula la evolucioacuten de poblaciones en las que las condiciones iniciales son
dos alelos apareamiento es al azar adecuacioacuten arbitraria de los tres genotipos
(AA Aa y aa) tasa de mutacioacuten arbitraria tasa de migracioacuten arbitraria entre
poblaciones reacuteplica y tamantildeo poblacional finito
Estudiante Antes de iniciar el trabajo dirigido a reconocer el efecto de la deriva
geacutenica y endogamia e poblaciones reducidas considere que el programa puede
simular una gran variedad de panoramas (casos) y es pertinente que usted los
explore Algunas sugerencias
a) Pruebe con casos en los que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y en los que
todos los individuos tengan una adecuacioacuten = 10 (no hay seleccioacuten natural)
iquestObserva que la deriva geacutenica logra cambiar las frecuencias geacutenicas de la
misma manera en una poblacioacuten tamantildeo 1000 que en una tamantildeo 100 despueacutes
de 1000 y 100 generaciones
b) Proceda a simular un nuacutemero maacutes grande de poblaciones verifique si la
probabilidad de que un alelo se fije en la poblaciones en un cierto numero de
generaciones depende de su frecuencia inicial
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
33
c) Pruebe un caso en el que la mutacioacuten y migracioacuten sean nulas y el alelo A sea
favorecido por la seleccioacuten natural (fijando la adecuacioacuten del genotipo AA como
la maacutes alta y la del genotipo aa como la maacutes baja) Comience con una
frecuencia reducida de A iquestSiempre llega a fijarse Si uno inicia con una sola
copia del alelo iquestCoacutemo se compara la probabilidad de fijacioacuten de A en relacioacuten
al coeficiente de seleccioacuten que lo favorece en el heterocigoto (iquestcomparada
con la adecuacioacuten del genotipo aa
d) Pruebe la sobredominancia (los individuos Aa tienen la mayor adecuacioacuten)
iquestObserva que las frecuencias geacutenicas convergen al equilibrio iquestPor queacute hay
variaciones respecto a la frecuencia en equilibrio iquestQueacute tan grande deben ser
los coeficientes de seleccioacuten para que puedan causar que la frecuencias
geacutenicas se mantenga lejos de la fijacioacuten o peacuterdida por largo tiempo
e) Pruebe la Infradominancia (cuando Aa tienen la adecuacioacuten maacutes reducida)
iquesthay una frecuencia inicial de genes que resulte en algunas poblaciones
dirigieacutendose a la fijacioacuten y otras a la peacuterdida iquestSi aumenta un poco la tasa de
migracioacuten que sucede iquestSi antildeade un poco de mutacioacuten en ambas direcciones
que sucede
f) Pruebe con migracioacuten en ausencia de seleccioacuten o mutacioacuten iquestque tanta
migracioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenica sean muy similares
entres si iquestQueacute tanta se necesita para hacer que todas terminen con la misma
frecuencia geacutenica iquestCoacutemo afecta el tamantildeo de la poblacioacuten a la tasa de
migracioacuten
g) Pruebe con mutacioacuten en ausencia de migracioacuten y seleccioacuten iquestQue tanta
mutacioacuten se requiere para hacer que las frecuencias geacutenicas converjan a un
frecuencia de equilibrio por mutacioacuten iquestCoacutemo se relaciona este valor al
tamantildeo de la poblacioacuten iquest Si un alelo es seleccionado en contra puede usted
fijar ciertas tasas de mutacioacuten para mantenerlo presente en frecuencias bajas
en la poblacioacuten
Segunda Sesioacuten Los estudiantes habraacuten tenido una semana para familiarizarse
con el software En esta sesioacuten manipularaacuten el programa para simular diez
poblaciones que seraacuten equivalentes en este caso a panoramas de deriva geacutenica y
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
34
endogamia en las que el estudiante especificaraacute el tamantildeo de la poblacioacuten (4 10
25 50 100 500 1000 5000 10000 25000 y 50000) la adecuacioacuten de tres
genotipos en tres distintas simulaciones 1) AA= 1 Aa= 075 aa= 025 2) AA= 1
Aa= 05 aa= 0 3) AA= 05 Aa= 1 aa= 05 La mutacioacuten en ambas direcciones (de
A a a y de a a A) y la frecuencia inicial de cada gen (05) En este caso la tasa de
migracioacuten entre poblaciones seraacute nula
Estudiante Observe que cuando usted hace una seleccioacuten en el menuacute y que el
programa corra este generaraacute una graacutefica de las frecuencias geneacuteticas del alelo A
en cada poblacioacuten Note que la ventana de resultados puede dimensionarse y la
grafica ajustarse a la misma Podraacute observar una curva punteada que muestra
cuales seraacuten las frecuencias de los genes en una poblacioacuten de tamantildeo infinito
(que no presenta deriva geacutenica) Usted deberaacute capturar la grafica de la pantalla y
editarla con el software paint Una vez generada la graacutefica de la frecuencia
geneacutetica el programa imprime el numero de poblaciones en las que se fijoacute el alelo
A (en las que este termino con frecuencia 10) y el numero que perdioacute este alelo
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de cada panorama simulado en referencia
a la abundancia de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por
endogamia y deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e
interpretacioacuten de los mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para
mantener la viabilidad de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
35
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES El estudiante reconoceraacute factores que causan la disminucioacuten de la abundancia
poblacional identificando los deterministas y los estocaacutesticos Manipularaacute un
software para modelar las condiciones de riesgo geneacutetico en poblaciones con
abundancia y patrones selectivos distintos Identificaraacute como la estocasticidad
geacutenica impacta la Viabilidad Poblacional recomendando acciones para mitigar sus
efectos y mantener la viabilidad de las poblaciones reducidas
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
los datos y resultados de cada panorama simulado en referencia a la abundancia
de la poblacioacuten tiempo de fijacioacuten de alelos (en generaciones) por endogamia y
deriva Tambieacuten en esta sesioacuten presentaraacute los resultados e interpretacioacuten de los
mismos a sus compantildeeros recomendando acciones para mantener la viabilidad
de especies con nuacutemeros poblacionales reducidos
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de un concepto uacutetil
Riesgo Geacutenico en poblaciones
Reducidas y protocolos para evaluar
el efecto de la Estocasticidad
Geacutenica sobre la persistencia de
poblaciones reducidasrdquo
2 Manejo e interpretacioacuten de una
herramienta conceptual y estadiacutestica
ldquomodelado geneacutetico poblacionalrdquo
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
36
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de riesgo geneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
procesar los datos relativos a la
estimacioacuten del riesgo geneacutetico en
poblaciones reducidas
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para evaluar e
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a los
datos analizados y uso de la
herramienta estadiacutestica que estima el
riesgo geneacutetico en poblaciones
reducidas
REFERENCIAS bull Amos W Balmford A 2001 When does conservation matter Heredity 87257-
265 bull Gabriel W Lynch M Burger R 1993 Mullers ratchet and mutational
meltdowns Evolution 47(6)1744-1757 bull Hartl D L Clark A G 1997 Principles of Population Genetics Sinauer
Associates Sunderland MA 3rd edition bull Hedrick PW 2001 Conservation genetics where are we now Trends in
Ecology ampEvolution 16629-636 bull Hudson RR Gene genealogies and the coalescent process In D J Futuyma
and J Antonovics editors Oxford Surveys in Evolutionary Biology volume 7 pages 1-44Oxford Univ Press
bull Lynch M Conery J Burger R 1995 Mutation accumulation and the extinction of small populations American Naturalist 146(4)489-518 1995
bull Souleacute ME 1980 Thresholds for survival maintaining fitness and evolutionary potential In Souleacute ME and Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 151-169 Sinauer Associates Sunderland MA
bull Franklin MA I R 1980 Evolutionary change in small populations In Souleacute ME Wilcox BA editors Conservation Biology An Evolutionary-Ecological Perspective pages 135-150 Sinauer Assoc Sunderland MA
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
37
PRAacuteCTICA 5 MANEJO ECOSISTEacuteMICO PROCESOS ECOLOacuteGICOS Y PATRONES POBLACIONALES
6 horas Tres Sesiones Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN A nivel mundial urge reducir la presioacuten y poder destructivo de la pesca moderna
(eg FAO 2002 Hilborn et al 2003) maacutes no hay acuerdo general respecto del
nivel al que debe reducirse la mortalidad por pesca y sobre el como reducir su
impacto indirecto (eg captura incidental) Esto ha impulsado a las autoridades
ocupadas en conservar y aprovechar recursos marinos a adoptar el Manejo
Ecosisteacutemico (ME) (eg eg NOAA 1999 Brodziak y Link 2002 FAO 2003 Garciacutea
y Moreno 2003 Sinclair y Valdimarsson 2003) Meacutexico no es la excepcioacuten y los
sectores pesquero y cientiacutefico ya implementan iniciativas
(CIBNORhttpwwwcibnormxeplant1phppagID=investigacionpeppresenta
Ezcurra et al 2009) Simultaacuteneamente la autoridad ambiental ha decretado aacutereas
marinas protegidas al reconocer que para la humanidad el valor del ecosistema
es muy superior al de la suma de sus partes El ME busca incorporar el
conocimiento ecoloacutegico al marco socio-poliacutetico y de valores para proteger la
integridad de los ecosistemas a largo plazo (Grumbine 1994) Cinco metas
distinguen al ME y por lo tanto definen que conocimientos se requieren incorporar
al manejo (Grumbine 1994) 1)Mantener poblaciones viables de especies nativas
2)Representar en aacutereas protegidas a todos los distintos tipos de ecosistemas en
su aacutembito de variacioacuten 3)Mantener sus procesos evolutivos y ecoloacutegicos
4)Manejar ecosistemas y especies por largo tiempo manteniendo su potencial
evolutivo y 5)Acomodar las actividades humanas a estas metas (Grumbine 1994)
En consecuencia se han propuesto los siguientes indicadores para evaluar el
eacutexito del ME a)Mantener la diversidad de ecosistemas b)Mantener la diversidad
de especies c)Mantener la diversidad geneacutetica de especies d)Conservar especies
ecoloacutegicamente dependientes y el balance de los niveles troacuteficos y e)Tomar
medidas para conservar especies impactadas (Gislanson et al 2000) Dados estos
antecedentes es importante que el estudiante aprecie que la Biologiacutea de la
Conservacioacuten considera importante definir la liacutenea base de los indicadores
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
38
referidos a) a c) y que para ello puede aplicar herramientas de geneacutetica del
paisaje para generar sistematizar y analizar datos geacutenicos y geograacutefico ndash
ambientales y con ello reconocer los procesos ecoloacutegicos y evolutivos (eg efecto
fundador aislamientoconectividad y diferenciacioacuten geograacutefica)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes constataraacuten que los procesos ambientales y su historia (p ej
movimiento de masas de agua teacutectonica y vulcanismo) han moldeado los
patrones demograacuteficos de distribucioacuten abundancia y conectividad de las
poblaciones Reconoceraacuten que para develar la relacioacuten entre los procesos
ambientales y los patrones mencionados pueden aplicar marcadores y algoritmos
geneacuteticos que aportan informacioacuten relevante para la conservacioacuten y manejo
sustentable de poblaciones al permitirnos evaluar su demografiacutea histoacuterica (eg si
han pasado o no por un cuello de botella demograacutefico y si el mismo ha sido
reciente o histoacuterico) su numero efectivo poblacional su grado de aislamiento y
conectividad el numero de migrantes que comparte con otras poblaciones entre
otros aspectos relevantes El estudiante se percataraacute que puede identificar
patrones que ameritan conservarse desde el punto de vista del manejo
ecosisteacutemico y generar recomendaciones para mantener su viabilidad
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor a) Impartiraacute una plaacutetica al alumno refiriendo la
importancia que tienen los procesos ambientales los procesos ambientales y su
historia para moldear patrones poblacionales que ameritan ser contemplados en el
contexto del Manejo Ecosisteacutemico y enfatizando el uso de marcadores geneacuteticos y
su anaacutelisis estadiacutestico (eg Anaacutelisis Molecular de Varianza para identificar
subdivisioacuten poblacional Pruebas de Mantel para identificar el aislamiento de
poblaciones por Distancia y Pruebas de Harpendig para caracterizar la
Demografiacutea de las poblaciones b) Impartiraacute un tutorial para demostrar el poder de
ARLEQUIacuteN uno software poderoso para obtener la informacioacuten relevante a la que
se hace referencia (cmpgunibechsoftwarearlequin3) c) Distribuiraacute entre los
estudiantes tres grupos de datos a ser analizados para evaluar su patrones
poblacionales y discutir sus resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
39
Segunda Sesioacuten El estudiante discutiraacute con sus compantildeeros de equipo el avance
en la generacioacuten de resultados derivados del anaacutelisis de los datos y culminaraacute el
anaacutelsis de los mismos obteniendo los resultados finales a ser descritos a sus
compantildeeros del grupo en la tercer sesioacuten
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten El Estudiante entregara un reporte formal de la Praacutectica
describiendo e interpretando los datos de tres grupos de datos a ser analizados
para evaluar su patrones poblacionales y expondraacute y discutiraacute ante el grupo sus
resultados en el contexto del Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para
mantener la viabilidad de los patrones poblacionales deducidos
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Los estudiantes constataraacuten analizando datos reales que los procesos
ambientales y su historia han moldeado los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de las poblaciones Simultaacuteneamente
constataraacuten que pueden emplear un software amigable para analizar marcadores
moleculares y algoritmos geneacuteticos y con ello identificar la relacioacuten entre procesos
ambientales y patrones poblacionales mencionados Discutiraacuten la relevancia de
esta informacioacuten para la conservacioacuten y manejo sustentable de poblaciones desde
la oacuteptica del Manejo Ecosisteacutemico si estos patrones ameritan conservarse dando
recomendaciones para mantener su viabilidad
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte refiriendo sus datos y resultados al efecto de
los procesos ambientales e historia al moldear los patrones demograacuteficos de
distribucioacuten abundancia y conectividad de poblaciones y discutieacutendolos respecto
al Manejo Ecosisteacutemico recomendando acciones para mantener la viabilidad de
los patrones encontrados
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
40
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Conocimiento de conceptos uacutetiles
Procesos y Patrones Evolutivos
Manejo Ecosisteacutemico y su
Conservacioacuten
2 Protocolos para identificar Procesos
y Patrones Evolutivos en
poblaciones
3 Manejo e interpretacioacuten de datos
analizados con herramientas
estadiacutesticas de Geneacutetica de
Poblaciones para proponer medidas
dirigidas a conservar patrones
evolutivos
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre el
concepto de manejo ecosisteacutemico y los
requerimientos del mismo
Se evaluaraacute con base a
1 La asistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 La desenvoltura que muestren al
momento de exponer los meacutetodos
que siguieron para obtener y
procesar los datos obtencioacuten e
interpretacioacuten de resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar datos para
identificar procesos ambientales y su
efecto al moldear patrones bioloacutegico
ndash poblacionales de importancia para
el manejo ecosisteacutemico
Aplicacioacuten de un instrumento
estadiacutestico disentildeado para identificar el
efecto de los procesos ambientales en
la generacioacuten de patrones bioloacutegico ndash
poblacionales
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a la
naturaleza de los datos y resultados
obtenidos en el marco de la
informacioacuten requerida por el manejo
ecosisteacutemico
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
41
REFERENCIAS bull Brodziak J Link J 2002 Ecosystem-based fishery management what is it and
how can we do it Bull Mar Sci 70 589ndash611 bull Ezcurra E Aburto O Carvajal MA Cudney R Torre J 2009 Gulf of California
Mexico In McLeod KLeslie H eds Ecosystem-Based Management for the Oceans Island press 368 pp
bull FAO 2002 The state of world fisheries and aquaculture 2002 FAO Rome bull FAO 2003 Fisheries management 2 The ecosystem approach to fisheries
FAO Rome bull Garciacutea SM y de Leiva Moreno I 2003 Global overview of 299 marine fisheries
In Sinclair M Valdimarsson G eds Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK p 1ndash24
bull Gislason H Sinclair M Sainsbury K and Oboyle R 2000 Symposium overview incorporating ecosystem objectives within fisheries management ICES Journal of Marine Sciences vol 57 no 3 pp 468-75
bull Grumbine RE 1994 What Is Ecosystem Management Conservation Biology vol 8 no 1 pp 27-38
bull Hilborn R Stokes K Maguire JJ Smith ADM and 13 others 2004 When can marine reserves improve fisheries management Ocean Coast Manag in press
bull NOAA 1999 Ecosystem-based fishery management A report to Congress by the ecosystem principles advisory panel NOAA Fisheries US Department of Commerce Washington DC available at wwwnmfsnoaagovsfa EPAPrptpdf
bull Schneider S Roessli D y Excoffier L 2000 ARLEQUIN v 20 A Software for Population Genetic Analysis Genetic and Biometry Laboratory University of Genove Switzerland httpanthrounigechsoftwarearlequin
bull Sinclair M Valdimarsson G 2003 Responsible fisheries in the marine ecosystem FAO Rome amp CABI Publishing Wallingford UK
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
42
PRAacuteCTICA 6 SISTEMAacuteTICA APLICADA A LA CONSERVACIOacuteN 6 horas Tres Sesiones
Centro de Computo del Departamento Acadeacutemico de Biologiacutea Marina
INTRODUCCIOacuteN iquestPor queacute debe preocuparnos la sistemaacutetica La Sistemaacutetica es la ciencia que
estudia la esencia de la diversidad Por tanto si nos preocupa la peacuterdida de la
diversidad la Sistemaacutetica podriacutea tener una importante contribucioacuten a la teoriacutea y la
praacutectica de la Biologiacutea de la Conservacioacuten Reflexionando antes de poder
conservar algo es deseable identificar los entes que se tiene la intencioacuten de
conservar Los EEUU Ley de Especies Amenazadas (httpendangeredfws gov
esahtml) reza El teacutermino especies incluye cualquier subespecie de peces
vida silvestre y plantas y cualquier segmento de la poblacioacuten distinta de cualquier
especie de vertebrado o de vida silvestre que se entrecruza en la madurez
La sistemaacutetica juega un papel importante en Biologiacutea de la Conservacioacuten
Soltis y Gitzendanner (1999) han identificado cuatro contribuciones importantes de
la sistemaacutetica a la Biologiacutea de La Conservacioacuten
1 Los conceptos de especie
2 Identificacioacuten de linajes dignos de conservacioacuten
3 El establecimiento de prioridades de conservacioacuten
4 El efecto de la hibridacioacuten en la biologiacutea y la conservacioacuten de especies raras
Conceptos de especie Los bioacutelogos han discutido bastante acerca de este
concepto Afortunadamente no se requiere estar un acuerdo absolto Por ejemplo
el Instituto Nacional de Ecologiacutea reconoce que ldquoUna buena definicioacuten de especie
es una poblacioacuten o serie de poblaciones dentro de las cuales ocurre un libre flujo
de genes bajo condiciones naturales Donde directa o indirectamente existe un
eslaboacuten geneacutetico entre individuos normales competentesrdquo El servicio de caza y
pesca de los EUA sentildeala que no solo se trata a las especies en teacuterminos
bioloacutegicos Por lo tanto define que el teacutermino se aplica acorde a los mejores
conocimientos bioloacutegicos comprensioacuten de la evolucioacuten especiacioacuten y geneacutetica Si
bien el concepto de especie bioloacutegica ha sido el maacutes aceptado en los uacuteltimos
sesenta antildeos Los sistemaacuteticos se estaacuten inclinando cada vez maacutes por el concepto
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
43
de especie filogeneacutetica en teacuterminos de clado monofileacutetico o como sistemas de
poblaciones diagnosticables con base en la divergencia de caracteres Los
especialistas en sistemaacutetica deben tener herramientas entrenamiento y
experiencia necesarios para determinar especiacutemenes de manera confiable Desde
el punto de vista cientiacutefico todo trabajo geneacutetico ecoloacutegico o de otra iacutendole
requiere la correcta identificacioacuten de las entidades bioloacutegicas en estudio (Cordero
1994) En Meacutexico para la autorizar obras urbanas la SEMARNAT requiere realizar
estudios de impacto ambiental que incluyen realizar inventarios bioloacutegicos En
estas lides la participacioacuten de los sistemaacuteticos deberiacutea ser relevante siendo una
forma de determinar precisamente las especies el recolectar muestras de
individuos (o de sus tejidos para analizarlas geneacuteticamente) depositaacutendolas en
una coleccioacuten de verificacioacuten
OBJETIVO DE APRENDIZAJE Los estudiantes identificaraacuten y ejecutaraacuten los pasos para efectuar un anaacutelisis de
sistemaacutetica molecular encaminado a resolver investigaciones forenses de vida
salvaje incertidumbres taxonoacutemicas e identificar procesos y patrones ecoloacutegico ndash
evolutivos a ser conservados acorde a la oacuteptica del manejo de ecosistemas
INSTRUCCIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRAacuteCTICA Primer Sesioacuten El instructor Guiaraacute al alumno para que reconozca el poder del
anaacutelisis Sistemaacutetico - Filogeneacutetico en la resolucioacuten de problemas en Sistemaacutetica
Por ejemplo a) la correcta asignacioacuten a nivel de especie de un grupo de
organismos implicado en capturas comerciales ilegales (eg Baker y Palumbi
1994) b) Resolver la incertidumbre taxonoacutemica para poder asignar con ran
precisioacuten a un grupo de organismos a una categoriacutea especiacutefica dada (eg
Dalebout et al 2002) y c) Reconocer procesos y patrones que ameritan ser
conservados desde el enfoque del manejo de ecosistemas (Betancour et al 2010)
Acto seguido procederaacute a explicar y demostrar los principios y pasos que integra
un anaacuteisis Sistemaacutetico ndash Filogeneacutetico Molecular demostrando la operacioacuten del
software MEGA 5 (httpwwwmegasoftwarenet) (Tamura et al En prensa)
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
44
Finalmente asignaraacute las referencias de las que los estudiantes obtendraacuten los datos
a analizar en la praacutectica
Segunda sesioacuten Los alumnos a) Asignaraacuten una muestra de secuencias de ADN
(n=7) obtenidas de caza furtiva a las especies afectadas con la Herramienta
Baacutesica de Alineamiento Local del National Center for Biotechnology Information
httpblastncbinlmnihgovBlastcgiPROGRAM=blastxampBLAST_PROGRAMS=bl
astxampPAGE_TYPE=BlastSearchampSHOW_DEFAULTS=onampLINK_LOC=blasthome
y mediante el enfoque de asignacioacuten filogeneacutetica de (Davies y Nixon 1992)
utilizando el software MEGA b) Resolveraacuten la incertidumbre filogeneacutetica impliacutecita
en delfines del genero Stenella que convergieron morfoloacutegicamente con delfines
tursiones (Tursiops) utilizando el software MEGA y c) Verificaraacuten la importancia de
procesos geograacuteficos en la generacioacuten de especies de peces utilizando el software
MEGA
Actividad entre sesiones de laboratorio Prepara una presentacioacuten powerpoint
para presentar tus resultados y la interpretacioacuten y discusioacuten de los mismos ante
sus compantildeeros de grupo en la tercer sesioacuten
Tercer Sesioacuten Entrega el reporte formal de la Praacutectica y Presenta tus resultados y
a tus compantildeeros y recomienda acciones para cada caso de estudio
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES Discutir la potencia de las teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-
molecular en la resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje
incertidumbres taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
Aplicar software especializado generando capacidades para resolver problemas
como el anaacutelisis forense de vida salvaje incertidumbres taxonoacutemicas y reconocer
procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos pertinentes a conservarse en el manejo
de ecosistemas
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
45
PRODUCTOS Entrega y exposicioacuten de un reporte formal de esta praacutectica haciendo referencia a
el uso de teacutecnicas de asignacioacuten sistemaacutetica-filogeneacutetico-molecular en la
resolucioacuten de problemas de anaacutelisis forenses de vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de procesos y patrones ecoloacutegico-evolutivos
pertinentes a conservarse en el manejo de ecosistemas
COMPETENCIAS GENEacuteRICAS Y DISCIPLINARES COMPETENCIAS GENEacuteRICAS COMPETENCIAS DISCIPLINARES
1 Organizacioacuten y gestioacuten
2 Comunicacioacuten
3 Gestioacuten de la informacioacuten
4 Toma de decisiones y solucioacuten de
problemas
5 Trabajo en equipo
6 Relaciones interpersonales
8 Liderazgo iniciativa direccioacuten
9 Disposicioacuten hacia la calidad
10 Control y gestioacuten personal
1 Dominio perfectible de los elementos
de anaacutelisis de la sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos pertinentes a conservarse en
el manejo de ecosistemas
2 Aplica protocolos de sistemaacutetica ndash
filogeneacutetico - molecular en la resolucioacuten
de problemas de anaacutelisis forenses de
vida salvaje incertidumbres
taxonoacutemicas y reconocimiento de
procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos e interpreta sus resultados
para proponer medidas dirigidas a
conservar especies amenazadas
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
46
Estrategias de Aprendizaje Estrategias de Evaluacioacuten
Lectura y discusioacuten criacutetica sobre los
conceptos incertidumbre taxonoacutemica
especie filogeneacutetia anaacutelisis filogeneacutetico
Se evaluaraacute con base a
1 La aistencia de los estudiantes a la
sesioacuten introductoria a la praacutectica
2 Su desenvoltura al momento de
exponer los meacutetodos que siguieron
para obtener y procesar los datos
obtencioacuten e interpretacioacuten de
resultados
3 Calidad del reporte derivado de
obtener y procesar los datos
relativos a la praacutectica de Sistemaacutetica
aplicada en Biologiacutea de la
Conservacioacuten
Aplicacioacuten de instrumentos estadiacutesticos
para resolver problemas relativos a la
incertidumbre taxonoacutemica anaacutelisis
forense de vida salvaje e identificacioacuten
de procesos y patrones ecoloacutegico-
evolutivos que conservacioacuten
Discusioacuten en grupo criacutetica de los
resultados obtenidos en cuanto a las
metodologiacuteas empleadas y su
aplicacioacuten al manejo ecosisteacutemico
REFERENCIAS bull Baker CS and S R Palumbi 1994 Which whales are hunted Molecular
genetic evidence for illegal whaling Science 2651538-1539
bull Betancur-R R Acero PA Duque-Caro H Santos SR 2010 Phylogenetic
and Morphologic Analyses of a Coastal Fish Reveals a Marine Biogeographic
Break of Terrestrial Origin in the Southern Caribbean
bull Cordero C 1994 Comentarios de un ecoacutelogo Rev AIC 21 10-13
bull Dalebout M L Mead JG Baker CS Baker AN and van Helden AL 2002
A New Species of Beaked Whale Mesoplodon perrini (Cetacea Ziphiidae)
Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences
Marine Mammal Science 18 577-608
bull Davis J I amp Nixon K C 1992 Populations genetic variation and the
delimitation of phylogenetic species Syst Biol 41 421-435
bull Molecular systemics and the conservation of rare species Conservation
Biology 13471-483
bull Tamura K Peterson D Peterson N Stecher G Nei M and Kumar S 2011
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution
47
MEGA5 Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood
Evolutionary Distance and Maximum Parsimony Methods Molecular Biology
and Evolution