Tema_1

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Lección 1. La teoría del nicho ecológico
El nicho multidimensional
GENERALIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
HUTCHINSON, G.E. 1957. Concluding Remarks. Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.,22,415-427
Hutchinson define el nicho de una especie como un espacio n dimensional donde cada dimensión
representa la respuesta de una especie a la variación de una determinada variable.
Las variables son independientes unas de otras y estarían representadas por todas aquellas
condiciones ambientales y recursos que afectan al rendimiento de la especies en un determinado
instante de tiempo t.
El concepto de nicho multidimensional
El modelo de Hutchinson está basado en la teoría de conjuntos, que permite analizar variables no
lineales, como la respuesta de los organismos vivos a la variación en la intensidad de una
condición ambiental (p.ej. Temperatura).
GENERALIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
HUTCHINSON, G.E. 1957. Concluding Remarks. Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.,22,415-427
La respuesta de una especie a una variable del nicho
viene representada por su distribución de frecuencias
respecto a las categorías de la variable.
Si añadimos nuevas variables, independientes
entre sí, hasta n-variables, el hipervolumen
definido dentro de este espacio multidimensional
se correspondería con el nicho fundamental de
una especie.Rangos de variación
x’ x’‘
Variable X 
Rango de variación total 
dentro del área de estudio 
’ ’‘
Rango de variación 
de la población 
Rangos de variación
x’ x’‘
Variable X 
Rango de variación total 
dentro del área de estudio 
’ ’‘
Rango de variación 
de la población 
x’ x’‘Variable X 
Óptimo
Subóptimo
NICHO UNIDIMENSIONAL
Distribución de frecuencias
R
en
di
m
ie
nt
o
’ ’‘x’ x’‘Variable X 
Óptimo
Subóptimo
NICHO UNIDIMENSIONAL
Distribución de frecuencias
R
en
di
m
ie
nt
o
’ ’‘
Subóptimo
x’ x’‘ x’ x’‘
R
en
di
m
ie
nt
o
y’
y’
’
Ópt imo
x’ x’‘
Variable X 
Óptimo
S ubópt imo
x’ x’‘
Variable X 
V
ar
ia
bl
e 
Y
 
y’
y’
’
Óptimo
Va
ria
ble
 Y
Subóptimo
x’ x’‘ x’ x’‘
R
en
di
m
ie
nt
o
y’
y’
’
Ópt imo
x’ x’‘
Variable X 
Óptimo
S ubópt imo
Distribución de frecuencias
x’ x’‘
Variable X 
Intervalos de 
rendimiento
NICHO BIDIMENSIONAL
V
ar
ia
bl
e 
Y
 
y’
y’
’
Óptimo
Va
ria
ble
 Y
Subóptimo
x’ x’‘ x’ x’‘
R
en
di
m
ie
nt
o
y’
y’
’
Ópt imo
x’ x’‘
Variable X 
Óptimo
S ubópt imo
x’ x’‘
Variable X 
V
ar
ia
bl
e 
Y
 
y’
y’
’
Óptimo
Va
ria
ble
 Y
Subóptimo
x’ x’‘ x’ x’‘
R
en
di
m
ie
nt
o
y’
y’
’
Ópt imo
x’ x’‘
Variable X 
Óptimo
S ubópt imo
Distribución de frecuencias
x’ x’‘
Variable X 
Intervalos de 
rendimiento
NICHO BIDIMENSIONAL
V
ar
ia
bl
e 
Y
 
y’
y’
’
Óptimo
Va
ria
ble
 Y
Va
ria
ble
 Z
x’ x’‘Variable X
Óptimo
Subóptimo
V
ar
ia
bl
e 
Y
Va
ria
ble
 Z
NICHO TRIDIMENSIONAL
x’ x’‘Variable X
Óptimo
Subóptimo
V
ar
ia
bl
e 
Y
Va
ria
ble
 Z
x’ x’‘Variable X
Óptimo
Subóptimo
V
ar
ia
bl
e 
Y
Va
ria
ble
 Z
NICHO TRIDIMENSIONAL
x’ x’‘Variable X
Óptimo
Subóptimo
V
ar
ia
bl
e 
Y
El concepto de nicho fundamental
GENERALIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
HUTCHINSON, G.E. 1957. Concluding Remarks. Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.,22,415-427
Relación entre el espacio del nicho y el espacio del biotopo
El concepto de biotopo está muy ligado con el
concepto de nicho y puede definirse como:
“cualquier fragmento de la Biosfera, ocupado por
una biocenosis, con fronteras arbitrarias donde se
encuentra una cierta diversidad de recursos tróficos
(organismos o nutrientes) y se producen variaciones
de las propiedades físicas”.
El nicho del zooplancton de un sistema lacustre muy
simple es un buen ejemplo de la relación entre el
espacio del nicho y del biotopo.
Las dimensiones del nicho del zooplancton vienen
definidas por la variación en la gama de temperaturas
y del tamaño de las algas que le sirven de alimento en
el lago.
Cualquier punto en el espacio del nicho puede corresponder a muchos puntos en el biotopo, mientras que un
punto del biotopo sólo se corresponde con un punto en el espacio del nicho. Además, no todos los puntos del
biotopo tienen que estar representados en el espacio del nicho.
BIOTOPO NICHO
1101
11021103
1104
11051106
1107
11081109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124 11251201
1202
1203
1204
1205
1206
1207
1208
1209
1210
1211
1212
1213
1214
1215
1216
1217
1218
1219
1220
1221
1222 1223
1224
1301
13021303
1304
1305
1306
1307
1308
1309
1310
1311
1312
1313
1314
1315
1316
1317
1318
1319
1320
1321
1322
1323 1324
Categorías de la variable X
RANGO DE VARIACIÓN DENTRO 
DEL ÁREA DE ESTUDIO
RANGO DE VARIACION 
DE LA ESPECIE
RENDIM.
ÓPTIMOSUB SUB
FR
EC
U
EN
C
IA
Imaginemos un área de estudio
en la que es conocida la
variación de la variable X, ...
.. y disponemos de un conjunto de
unidades de muestreo que nos permite
observar donde está presente la especie i.
A partir de esta in-
formación podríamos
estimar cuantos indi-
viduos de la especie i,
están presentes en
cada categoría de la
variable X.
Distribución de frecuen-
cias de la especie i en
función de la variable X.
GENERALIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
HUTCHINSON, G.E. 1957. Concluding Remarks. Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.,22,415-427
El concepto de nicho realizado
La probabilidad de que los nichos de las especies presentes
en un biotopo estén separados es nula, pues un mismo
recurso puede ser utilizado al mismo tiempo por varias
especies, por lo que existirá un cierto grado de
solapamiento entre los nichos.
Si N1 y N2 son los conjuntos de puntos que representan la
posición de cada individuo de las especies S1 y S2 en el
espacio del nicho definido por las variables X, Y; se puede
definir el nicho realizado de:
S1 en presencia de S2 N(S1/S2) = N1 - N2
S2 en presencia de S1 N(S2/S1) = N2 - N1
X
Y
S1
S2
N1 – N2
N2 – N1
N1 x N2
El conjunto de puntos comunes para N1 y N2 sería: N1·N2 y representa el solapamiento del nicho de ambas
especies.
El modelo de nicho que define Hutchinson considera que
las variables son independientes unas de otras. De ahí que el
nicho se pueda representar en unos ejes cartesianos en
forma de rectángulo.
OPERATIVIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
WHITTAKER, R.H., LEVINS, S.A. & ROOT, R.B. 1973. Niche, Hábitat, and Ecotope. Amer.Naturalist, 107(955), 321-338
Diferenciación de subespacios del nicho
Un análisis más amplio del concepto de nicho pone de manifiesto la necesidad de distinguir entre variables
que hacen referencia a recursos y variables que hacen referencia a condiciones ambientales.
El consumo de los recursos por parte de los
organismos sigue la Ley del Mínimo (Liebig, 1845)
y definen el espacio del nicho en el sentido que lo
utiliza Hutchinson. Mientras que la respuesta de
los organismos a las condiciones ambientales sigue
la ley de Tolerancia (Shelford, 1913) y definen el
espacio del hábitat.
Si consideramos conjuntamente el espacio del
nicho y el espacio del hábitat respecto a la
respuesta de una especie, se obtiene como
resultado un nuevo espacio que se denomina
ecotopo.
El ecotopo representa el nicho de una especie en diferentes condiciones de hábitat.
La robustez de este concepto reside en que permite analizar independientemente cada uno de sus
componentes, propiciando un nuevo marco de referencia para el estudio de la distribución de los organismos.
OPERATIVIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
WHITTAKER, R.H. 1967.Gradient Analysis of Vegetation. Biol. Rev., 42, 229
Análisis directo de gradientes
El análisis de la distribución de los organismos a lo largo de gradientes
ambientales se fundamenta en el concepto de ecotopo.
El método consiste en tomar muestras a lo largo de un gradiente ambiental y
calcular la probabilidad de encontrar la especie en cada uno de los rangos
definidos a lo largo del gradiente considerado.
La representación gráfica de estas probabilidades permite describir la
respuesta de las especies a los cambios que se producen en lascondiciones
ambientales a lo largo del gradiente.
Unidades de
muestreo
12
3
4
5
6
7
8
9
ESPECIES
1 2 i 3 4
 0 - 200 P 11 P 12 P 13 P 14
200 - 400 P 21
 400 - 600
 600 - 800
 800 - 1000
j P ij
1000 - 1200
1200 - 1400
1400 - 1600
1600 - 1800
1800 - 2000
2000 -->
RANGO 
ALTITUD
j
ij
m
Fr
Altitud
Esp.1
Esp.3
Esp.4
Esp.2
j
ij
m
Fr
Frij : Nº muestras con la especie i en la categoría j
mj : Nº total de muestras en la categoría j
OPERATIVIZACIÓN DEL CONCEPTO DE NICHO
Austin, M.P., et al. 1984. New approaches to direct gradient analysis using environmental scalar and statistical 
curve-fitting procedures. Vegetatio 55:11-27 
Mientras que Whittaker considera gradientes complejos (ALTITUD) que integran información sobre varias
variables ambientales simples, Austin realiza el mismo tipo de análisis pero considerando
independientemente cada variable ambiental (TEMPERATURA y PRECIPITACIÓN). Esta aproximación
permite ver directamente el efecto de cada variable y permite comparar estudios realizados en distintas áreas
geográficas.
Se considera que la distribución de probabilidades de una especie respecto a un gradiente ambiental se
aproxima a una distribución normal.
Análisis directo de gradientes
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
25 26 27 28 29
Temperatura media de julio de las máximas diarias
Frec. Obsv.
Dist. Normal
Euphorbia obstusifolia
RESPUESTA DE LOS ORGANISMOS A LOS RECURSOS 
Liebig, 1845: Ley del mínimo
Un recurso es todo aquello que puede ser consumido por los organismos contribuyendo al
mantenimiento de las poblaciones. Los recursos representan cantidades que pueden ser reducidas
a causa de la actividad de los organismos. Pero consumido no significa solamente comido o
incorporado a su biomasa, sino a todo aquello que al ser usado por un individuo deja de estar
disponible para el resto de los individuos.
El consumo de los recursos por parte de los
organismos sigue la Ley del Mínimo,
formulada por Liebig en 1845 como una de las
conclusiones de sus estudios sobre la nutrición
de las plantas: “Si algún elemento químico falta
totalmente o se encuentra en una cantidad
inferior a la necesaria impide que las demás
combinaciones de elementos produzcan su
efecto o, por lo menos, disminuye su acción
nutritiva”.
RECURSOS
BIOMASA
RESPUESTA DE LOS ORGANISMOS A LAS CONDICIONES AMBIENTALES 
Shelford, 1913: Ley de tolerancia
Se trata fundamentalmente de factores físico-químicos (climáticos, edáficos) que influyen en el
rendimiento de los organismos y limitan la distribución de sus poblaciones. A diferencia de los
recursos, las condiciones ambientales no son consumidas ni agotadas por los organismos, pero si
pueden ser modificadas por su presencia. La respuesta de los organismos a las condiciones
ambientales sigue la ley de Tolerancia (Shelford, 1913).
De una forma general, viene a decir que existe una
relación entre la intensidad de una condición
ambiental y las actividades que puede realizar un
organismo relacionadas con la reproducción, el
crecimiento o la supervivencia. Conforme la
intensidad de una condición ambiental se aleja del
centro del intervalo (óptimo), el organismo tiene
menos posibilidades de reproducirse, de crecer y, si
nos acercamos al extremo del intervalo, de
sobrevivir (límites de tolerancia).
R R
Intensidad de la condición
Reproducción
Crecimiento
individual
Supervivencia
individual
C C
SS
R
en
di
m
ie
nt
o 
de
 u
n 
or
ga
ni
sm
o
Óptimo
Límites de tolerancia