Profesores Gloria Cuenca Bescós Laia Alegret Beatriz Azanza Eladio Liñan Guillermo Meléndez Javier Álvaro (Seminario) Segundo semestre: 9 febrero a 25 de mayo de 2015 Cinco créditos

Master en Geología: Técnicas y Aplicaciones. Paleo&Dinámica Biosfera. Intro. 2

Creditos Cuatrimestre Coordinacion

5 Segundo Gloria Cuenca Bescós cuencag@unizar.es Lunes 9-13 9-2/ 29-5-2015

Profesores Créditos Teoría Titulo práctica Créditos Práctica Fecha Hora(s) Aula

Unidad 1: Aportaciones de la paleontología al conocimiento de la biosfera y su dinámica: una visión histórica

El origen de la vida: la interpretación del

registro fósilEladio Liñan 0,2

Diversificacion y disparidad morfologica

durante el Precambrico-Cambrico0,2 09/02/2015 de 9 a 13h 7

0,2¿cómo se "mide" el fenómeno de la vida

en la Tierra? ¿y en Marte?0,2 16/02/2015 de 9 a 13h 7

0,2Hitos en la evolución de la vida en la

tierra0,1 23/02/2015 de 9 a 13h 7

Unidad 2: La evolución de la forma de los organismos 7

Diversificación y disparidad morfológica y

ecológica0,1

 Analisis del crecimiento y la forma en

paleontologia0,3 02/03/2015 de 9 a 13h 7

Cambio ambiental y selección natural en

paleontología. Coevolución0,1

Caracteres morfológicos: especies y

patrones evolutivos0,3 09/03/2015 de 9 a 13h 7

La inferencia filogenética y su aplicación en

Paleobiogeografía I0,1 0,35 16/03/2015 de 9 a 13h 7

La inferencia filogenética y su aplicación en

Paleobiogeografía II0,2 0,25 23/03/2015 de 9 a 13h 7

Unidad 3: El estudio de la paleobiodiversidad 7

Aportaciones del análisis tafónomico en el

estudio de la paleobiodiversidad 0,2

Técnicas avanzadas en el analisis

tafonomico I0,1 13/04/2015 de 9 a 13h 7

Contribución del análisis tafonómico a la

reconstrucción de los ecosistemas pretéritos y

la paleobiodiversidad

0,2Técnicas avanzadas en el analisis

tafonomico II0,1 20/04/2015 de 9 a 11h 7

Respuesta de la biosfera a perturbaciones

ambientales a escala regional y global.0,1

Técnicas avanzadas en el estudio de la

biodiversidad I.0,3 27/04/2015 de 9 a 13h

Laboratorio

Micro

Paleontologia

Periodicidad a escala geológica de los eventos

bióticos0,1

Dinamica de la biosfera y periodicidad

de los eventos biologicos0,2 04/04/2015 de 9 a 12h 7

Utilización de bancos de datos paleontológicos

en el estudio de la biodiversidad y su dinámica0,1

Técnicas avanzadas en el estudio de la

biodiversidad II. Analisis paleoecologico0,2 11/05/2015 de 9 a 13h 7

Aportaciones en los campos de la Ecología

evolutiva, la Macroecología y la Biogeotrafía

Histórica.

0,1Técnicas avanzadas en los estudios

paleobiogeograficos0,2 18/05/2015 de 9 a 13h 7

7

Aportaciones de la paleontología en el campo

de la Astrobiología

Profesor invitado (Javier

Alvaro) 0,3 25/05/2015 de 9 a 12h 7

Total créditos 2,2 2,8 5

Bibliografia y webs aparte ya pub Total horas=créditos*10 22 28 50

Evaluación: Examen final. Se calificará por temas. El número de preguntas será proporcional al de horas impartidas. Para aprobar la asignatura no puede sumar menos de 4 puntos por tema.

may-15

Beatriz Azanza

Asignatura 60433 del Master Geologia: Paleontología y dinámica de la biosfera

Sistematica filogenetica

mar-15

feb-15

abril-mayo-2015

El fenómeno de la vida en la Tierra.

Aportaciones de la paleontología al

conocimiento de la biosfera y su dinámica: una

visión histórica

Gloria Cuenca Bescós

Guillermo Meléndez

Laia Alegret

Gloria Cuenca Bescós

Aportaciones de la Geomicrobioloía en el campo

de la Astrobiología

TÉCNICAS AVANZADAS EN EL ESTUDIO DE LA BIODIVERSIDAD II.

Extracción de los datos Selección de Yacimientos Selección de niveles Clasificación taxonomica

por nivel Sistemática paleontológica Lista de Especies

identificadas Especies y hábitats Especies y distribución

geográfica

ANALISIS PALEOECOLOGICO

Número de especies Número mínimo de

individuos Número mínimo de

elementos identificables Índices de diversidad

TÉCNICAS AVANZADAS EN EL ESTUDIO DE LA BIODIVERSIDAD II. EXTRACCIÓN DE LOS DATOS

Directos Indirectos

La etiqueta

Campaña de excavación:

Atapuerca 2012

Yacimiento y Nivel, TE significa

Trinchera Elefante Profundidad

Fecha

Cuadrícula

Limite estratigráfico con significado Ecológico

Arqueológico

Antropológico

Evolución de otro grupo distinto de Homínidos

Extinciones Caracterización de un tipo de clima

Glaciaciones

Eventos (paleo)geograficos Apertura Atlántico….

La extinción de los neandertales Los primeros hombres modernos La expansión de los Magdalenienses El cambio de los cazadores-recolectores a los

asentamientos neolíticos El alba de la agricultura La expansión del imperio Romano

Foto Tyto alba En vol by Luc Viatour

Genero especie Egagropilas lechuza*

Excrementos de Gineta Trampas*

Talpa europaea + +

Sorex minutus + + +

Sorex araneus + + +

Neomys anomalus +

Suncus etruscus + +

Crocidura russula + + +

Sciurus vulgaris +

Eliomys quercinus + + +

Myoxus glis +

Apodemus sylvaticus + + +

Apodemus flavicollis + + +

Rattus rattus + +

R. norvegicus +

Mus musculus +

Mus spretus + + +

Clethrionomys glareolus + + +

Microtus agrestis + + +

Microtus duodecimcostatus +

Arvicola sapidus +

Torre et al., 2004 *Tyto alba

*Genetta genetta *sin muerte

Comunidad = grupo de poblaciones de especies distintas que habitan el mismo lugar físico al mismo tiempo

Ecosistema = comunidad + su entorno físico + las interacciones entre estos dos componentes

Escala. Se puede aplicar el concepto de comunidad a diversas escalas

A veces el término “comunidad” se aplica para incluir todos los niveles tróficos en un hábitat, y a veces se aplica a un solo nivel.

Las comunidades biológicas poseen una propiedad emergente, la diversidad específica, que se relaciona con la variedad dentro de esas comunidades, este atributo es la expresión de dos componentes. El primero de ellos es el número de especies presentes en la comunidad, denominado riqueza de especies.

El segundo componente es la equitabilidad, que se refiere a cómo la abundancia (e.g., el número de individuos, biomasa, cobertura, etc.) se distribuye entre las especies de la comunidad. Por ejemplo, en una comunidad con 10 especies, si el 90% de los individuos pertenecen a una sola especie y el restante 10% se distribuye entre las otras 9, la equitabilidad se considera baja. En cambio, si cada una de las 10 especies cuentan con el 10% del total de los individuos, la equitabilidad se considera máxima.

Lista, inventario o número de especies

Índices de diversidad

Diagrama de orden de abundancia

¿Cómo sabemos cuando

tenemos todas las especies?

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30

Area muestreada (unidades)

Nú

mero

de e

sp

ecie

s

¿Cuanto sería el área mínima

para esta comunidad?

El inventario de especies proporciona uno de los dos componentes de la diversidad específica: la riqueza de especies ( S )

Los índices de diversidad son sensibles tanto a riqueza de especies como al número de individuos, equitatividad (Evennes, E) y dominancia.

Los índices más usados son el D de Simpson y el H de Shannon

Para estimar la diversidad debe considerarse

que: 1. se tiene buen conocimiento de la composición

taxonómica. Es raro que se estime la diversidad de toda la comunidad, por lo general, se mide la diversidad en un fragmento de la misma que se denomina taxocenosis (e.g., diversidad de micromamíferos, de aves, de árboles, del fitoplancton, etc.).

Húmero de anfibio

Húmero de roedor

Cúbito de roedor

Radio-cúbito de anfibio

Radio-cúbito de ave Falange

de ave

Garra de ave

Para estimar la diversidad debe considerarse que:

los individuos asignados a una clase (especie) son considerados idénticos. Es decir, no se reconoce la variabilidad que puede existir entre, por ejemplo, los sexos de una misma especie o, entre etapas del desarrollo (larva – pupa – adulto).

Para interpretar la diversidad debe tenerse en cuenta que se está trabajando con una variable nominal. Las categorías son las especies y por lo tanto el único valor de tendencia central que puede obtenerse es la moda (categoría con mayor frecuencia, en este caso la especie más abundante), siendo imposible calcular un promedio o una mediana. Sí puede medirse la dispersión, la distribución de las observaciones entre categorías que se relacionan con el concepto de diversidad.

Numerosos índices han sido propuestos para caracterizar la riqueza de especies y la equitabilidad, denominados índices de riqueza e índices de equitabilidad, respectivamente.

Los índices que combinan tanto la riqueza de especies como la equitabilidad en un solo valor se denominan índices de diversidad. Una de las principales críticas a estos índices es que combinan y, por lo tanto, confunden un conjunto de variables que caracterizan a la estructura de la comunidad: (a) el número de especies (riqueza específica) (b) la abundancia relativa de las especies (equitabilidad) (c) la homogeneidad y el tamaño del área muestreada.

La riqueza específica es un concepto simple de interpretar que se relaciona con el número de especies presentes en la comunidad. Entonces, puede parecer que un índice apropiado para caracterizar la riqueza de especies de una comunidad sea el ‘número total de especies’ (S).

Sin embargo, es prácticamente imposible enumerar todas las especies de la comunidad, y al depender S del tamaño de la muestra, es limitado como índice comparativo. Los índices propuestos para medir la riqueza de especies, de manera independiente al tamaño de la muestra, se basan en la relación entre S y el ‘número total de individuos observados’ o (n), que se incrementa con el tamaño de la muestra.

Entre estos índices destaca el índice de Margalef (1958),

Y el índice de Menhinick (1964)

Los índices de diversidad incorporan en un solo valor a la riqueza específica y a la equitabilidad.

En algunos casos un valor dado de un índice de diversidad puede provenir de distintas combinaciones de riqueza específica y equitabilidad. Es decir, que el mismo índice de diversidad puede obtenerse de una comunidad con baja riqueza y alta equitabilidad como de una comunidad con alta riqueza y baja equitabilidad.

Esto significa que el valor del índice aislado no permite conocer la importancia relativa de sus componentes (riqueza y equitabilidad).

Algunos de los índices de diversidad más ampliamente utilizados son (1) el índice de Simpson (DSi ), y (2) el índice de Shannon-Wiener (H’). (1) Índice de Simpson (1949), DSi. Este fue el primer índice de diversidad usado en ecología

pi = abundancia proporcional de la iésima especie; representa la probabilidad que un individuo de la especie i esté presente en la muestra, siendo entonces la sumatoria de pi igual a 1

ni = número de individuos de la especie i N = número total de individuos para todas las S especies en la comunidad

La ecuación de DSi se aplica para comunidades ‘finitas’ donde todos los miembros han sido contados (n = N). Considerando una comunidad ‘extensa’, un estimador adecuado de la diversidad calculado a partir de datos provenientes de una muestra de tamaño n sería:

El índice de Simpson se deriva de la teoría de probabilidades, y mide la probabilidad de encontrar dos individuos de la misma especie en dos ‘extracciones’ sucesivas al azar sin ‘reposición’. En principio esto constituye una propiedad opuesta a la diversidad, por lo que la transformación apropiada para obtener una cifra correlacionada positivamente con la diversidad es la fórmula de arriba.

Donde SiD = índice de diversidad de Simpson que indica la probabilidad de encontrar dos individuos de especies diferentes en dos ‘extracciones’ sucesivas al azar sin ‘reposición’. Este índice da un peso mayor a las especies abundantes subestimando las especies raras, tomando valores entre ‘0’ (baja diversidad) hasta un máximo de [1 - 1/S].

(2) Índice de Shannon-Wiener (Shannon y Weaver, 1949),

H’. Este índice se basa en la teoría de la información de Shannon (1948). Mide el contenido de información por símbolo de un mensaje compuesto por S clases de símbolos discretos cuyas probabilidades de ocurrencia son pi...pS. Es probablemente el de empleo más frecuente en ecología de comunidades.

H’ = índice de Shannon-Wiener en un contexto ecológico, como índice de diversidad, mide el contenido de información por individuo en muestras obtenidas al azar provenientes de una comunidad ‘extensa’ de la que se conoce el número total de especies S. Puede considerarse a la diversidad como una medida de la

incertidumbre para predecir a qué especie pertenecerá un individuo elegido al azar de una muestra de S especies y N individuos.

Por lo tanto, H’ = 0 cuando la muestra contenga solo una especie, y H’ será máxima cuando todas las especies S estén representadas por el mismo número de individuos ni, es decir, que la comunidad tenga una distribución de abundancias perfectamente equitativa.

H’ subestima la diversidad específica si la muestra es pequeña.

En la ecuación original se utilizan logaritmos en base 2, las unidades se expresan como bits/ind., pero pueden emplearse otras bases como e (nits/ind.) o 10 (decits/ind.).

La precisión en la estimación del índice de Shannon-Wiener puede calcularse mediante la fórmula siguiente:

Donde SDH’ = desviación estándar del índice de Shannon-Wiener.

La ecuación de H’ se aplica para comunidades extensas donde se conocen todas las especies S y las abundancias proporcionales pi de todas ellas. En la práctica los parámetros son estimados como:

Que es la misma que la de la primera diapo de Shannon

Si todas las especies en una muestra presentan la misma abundancia el índice usado para medir la de equitabilidad debería ser máximo y, por lo tanto, debería decrecer tendiendo a cero a medida que las abundancias relativas se hagan menos equitativas.

Hurlbert (1971) destacó que todos los índices de equitabilidad mantendrían esta propiedad si son expresados como:

D = índice de diversidad Dmin = valor mínimo de D Dmax = valor máximo de D

Para cuantificar el componente de equitabilidad de la diversidad algunos de los índices propuestos son: (1) índice de Pielou (J’), (2) índice de Sheldon (EShe), (3) índice de Heip (EHe).

(1) Índice de Pielou (1969), J’. (2) Es uno de los índices más

utilizados (3) H’ = índice de Shannon-Wiener (4) log2 S = es la diversidad máxima

log2 S = es la diversidad máxima (H’max) que se obtendría si la distribución de las abundancias de las especies en la comunidad fuesen perfectamente equitativas

(2) Índice de Sheldon (1969), EShe. Propone una forma exponencial de J’

Recordemos:

(3) Índice de Heip (1974), EHe. Propone el índice de Sheldon con la sustracción del mínimo

Todo índice de equitabilidad debería ser independiente del número de especies presentes en la muestra. Sin embargo, tanto J’ como EShe y EHe son modificados con cambios mínimos en la riqueza de especies (se modifican sustancialmente con el agregado a la muestra de sólo una especie rara; Peet, 1975).

Considerando las dificultades que surgen al intentar comparar los distintos índices de diversidad porque, entre otras causas, difieren significativamente en sus unidades (e.g., el índice de Simpson no tiene unidades, el índice de Shannon-Wiener se expresa como bits/individuo -si la base del logaritmo es 2- o decits/individuo -si la base del logaritmo es 10- y nits/individuo -si se utilizan logaritmos naturales-).

Hill (1973) sugiere realizar transformaciones matemáticas a los índices antes propuestos y presenta la denominada serie de números de diversidad de Hill.

Los números de diversidad de Hill son: Número 0: N0 = S Donde S es el número de especies

Número 1: N1= eH’ H’ = índice de Shannon-Wiener (en este caso calculado con

logaritmos naturales) Número 2: N2 = 1/DSi DSi = índice de Simpson Estos números de diversidad, cuyas unidades son números

de especies, miden lo que se denomina el número efectivo de especies presentes en una muestra, y son una medida del grado de distribución de las abundancias relativas entre las especies. N0 es el ‘número de total de especies’ de la muestra; N1 es el ‘número de las especies abundantes’ y N2 es el ‘número de las especies muy abundantes’ en la muestra.

Es decir que el número efectivo de especies es una medida del número de especies en la muestra donde cada especie es ponderada por su abundancia (N0 > N1 > N2).

Hill también propuso la razón entre N2 y N1 como un índice de equitabilidad

A diferencia de los índices de equitabilidad definidos anteriormente, el índice de Hill prácticamente no es afectado por la riqueza de especies

Egagropilas actuales

El Mirón

Atapuerca: Gran Dolina

Pitymysagrestisagrestis

Muestra, altitud, predador O. I. F. ErinaceidaeErinaceus europaeusErinaceus algirusF. TalpidaeTalpa europaeaF. SoricidaeSorex minutusSorex araneusNeomys anomalusSuncus etruscusCrocidura russulaO RF. SciuridaeSciurus vulgarisF. GliridaeEliomys quercinusGlis glisF. Muridae Apodemus sylvaticusRattus rattusRattus norvegicusRattus sp. Mus musculusMus spretus Mus sp. F. ArvicolidaeClethrionomys glareolusArvicola sapidusMicrotus (Pitymys) duodecimcostatusMicrotus agrestistotal micromamíferos T TOTAL Oryctolagus cuniculusMustela nivalis

St. Pere Vilamajor, 300, T.a. 58 321 371 3 4 2 28 452 41 11 3 8 1302 1302 St. Pere Vilamajor, 300, T.a.

S.M.Palautordera, 260, T.a. 3 10 224 108 32 147 26 8 1 4 563 563 S.M.Palautordera, 260, T.a.

St. Celoní, 200, T.a. 45 605 433 7 62 458 87 22 172 1891 1891 St. Celoní, 200, T.a.

Campins, 260, T.a. 1 11 95 119 3 2 26 135 37 7 27 463 463 Campins, 260, T.a.

Montseny, 520, T.a. 2 4 18 1 3 28 28 Montseny, 520, T.a.

La Castanya, 700, S.a. 1 6 1 8 8 La Castanya, 700, S.a.

La Castanya, 940, T.a. 2 23 94 23 1 1 2 2 148 148 La Castanya, 940, T.a.

El Brull, 840, T.a. 3 7 112 193 1 2 34 8 17 71 18 466 466 El Brull, 840, T.a.

Sta. Fe, 1140, T.a. 1 83 1 5 90 90 Sta. Fe, 1140, T.a.

Centelles, 525, T.A. 1 42 310 203 4 7 15 226 15 1 150 3 977 977 Centelles, 525, T.A.

Tona, 600, T.a. 5 88 64 35 43 136 11 104 4 490 490 Tona, 600, T.a.

Arbúcies, 300, T.A. 13 2 90 1 163 3 104 4 7 1 11 6 405 405 Arbúcies, 300, T.A.

Espinelves, 750, T.a. 1 7 8 8 Espinelves, 750, T.a.

St. Feliu Buixalleu, 400, T.a. 2 1 1 1 5 5 St. Feliu Buixalleu, 400, T.a.

C. Prades, 700, A. o. 2 10 53 15 6 3 89 89 C. Prades, 700, A. o.

La Calma, 1000. A.o. 10 20 30 30 La Calma, 1000. A.o.

La Calma, 1100. A.o. 4 4 4 La Calma, 1100. A.o.

El Brull, 840, A.o. 4 7 142 150 1 17 13 17 1 29 10 391 391 El Brull, 840, A.o.

Sta. Fe, 1160, S.a. 1556 1 1 1 Sta. Fe, 1160, S.a. 1556

Sta. Fe, 1160, S.a. - 14 1 1 16 16 Sta. Fe, 1160, S.a. -

todo Montseny V.v. 2 1 11 3 2 19 19 todo Montseny V.v. 10 1

Gorg Negre I, 650, G.g. 3 2 2 1 107 1 6 122 122 Gorg Negre I, 650, G.g. 2

La Castanya, 750, G.g. 10 2 1 30 5 48 48 La Castanya, 750, G.g. 2

Fontmartina, 850, G.g. 3 95 1 7 106 106 Fontmartina, 850, G.g.

Muestra (sigla y nivel) O. I. F. ErinaceidaeErinaceus europaeusErinaceus algirusF. TalpidaeTalpa europaeaF. SoricidaeSorex minutusSorex araneusNeomys anomalusSuncus etruscusCrocidura russulaO RF. SciuridaeSciurus vulgarisF. GliridaeEliomys quercinusGlis glisF. Muridae Apodemus sylvaticusRattus rattusRattus norvegicusRattus sp. Mus musculusMus spretus Mus sp. F. ArvicolidaeClethrionomys glareolusArvicola sapidusMicrotus (Pitymys) duodecimcostatusMicrotus agrestistotal micromamíferos T Oryctolagus cuniculusMustela nivalis

Análisis teórico de los micromamíferos del MontsenyARRIZABALAGA I BLANCH, A., MONTAGUD I BLAS, E., GOSÁLBEZ I NOGUERA, J. 1986. Introducció a la Biologia i Zoogeografia dels petits maífers (Insectivors i Rosegadors) del Montseny (Catalunya). Papers de Treball, Generalitat de Catalunya, CIRIT, 113pp.

Predadores: T.a.: Tyto alba, S.a.: Strix aluco, V.v.: Vulpes vulpes, G.g.: Genetta genetta

La microfauna del Mirón: Cuenca-Bescós et al., 2008, 2009, 2010, 2012

Base de datos de la Microfauna del Mirón desde hace 41.000 años hasta la actualidad

Análisis de la biodiversidad

Urusus dolinensis bosque cerrado

Homotherium, Panthera leo bosque abierto

Crocuta bosque abierto

Técnicas avanzadas en los estudios paleobiogeograficos: GIS, yacimientos y faunas