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Estudio de caso: ¿Cómo puede la evolución explicar la frecuencia de los tréboles de rayas blancas? - biología

Estudio de caso: ¿Cómo puede la evolución explicar la frecuencia de los tréboles de rayas blancas? - biología



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*Adaptado de Centro Nacional de Enseñanza de Estudios de Casos en Ciencias

Objetivos de aprendizaje

  • Comprender el proceso de selección natural.

  • Adquirir una comprensión de los conceptos de variación, selección natural, aptitud, selección, evolución y adaptación.

  • Predecir la distribución del trébol cianogénico

  • Proponer hipótesis y justificaciones para explicar la frecuencia de dos tipos de trébol.

  • Ser capaz de cuantificar la fuerza de selección y la aptitud relativa de diferentes formas de trébol.

Parte 1: "Estoy mirando por encima de ..."

Trébol blanco (Trifolium repens), una pequeña planta perenne, se encuentra en todo el mundo y tiene dos formas. Una variante tiene hojas completamente verdes (lisas) y la otra tiene hojas verdes con una franja blanca prominente (rayada). Haga una búsqueda en Internet de trébol para ver si puede identificar fácilmente cada tipo.

Ambas variantes de trébol blanco (liso y rayado) se encuentran a lo largo de la costa de Long Island, Nueva York. La mayor parte de Long Island está a solo unos pies sobre el nivel del mar. Una serie de colinas bajas cubiertas de hierba separadas por depresiones poco profundas cubre el área detrás de las dunas frente al mar. Las depresiones poco profundas llegan hasta el nivel freático, por lo que tienden a estar permanentemente húmedas durante todo el año y no se congelan en invierno. El agua se escurre rápidamente de las colinas bajas, que tienden a secarse muchas veces durante el año y congelarse en el invierno. El hábitat en las depresiones poco profundas es más acogedor para los moluscos (caracoles y babosas) que se alimentan de trébol. Un tipo de trébol es más común en depresiones poco profundas, mientras que el otro tipo es más probable que se encuentre en colinas bajas. Cuando los organismos del mismo grupo o especie tienen diferentes fenotipos, se les denomina polimorfismos.

Al final del caso, volveremos a Nueva York y le pediremos que pronostique qué tipo de trébol blanco es más abundante en cada microhábitat.

1. Proponga una razón por la que podría encontrarse un tipo de trébol en las depresiones y otro tipo en las colinas.

2. Proporcione otro ejemplo de polimorfismo que haya observado en un grupo de animales.

3. Dibuje la costa de Long Island como se describe en el párrafo anterior, mostrando los tipos de organismos y paisajes y dónde se pueden encontrar.

PREGUNTA ESENCIAL: ¿Qué tipo de trébol se encuentra en las depresiones y qué tipo de trébol se encontraría con mayor probabilidad en las colinas de Long Island?

A mayor escala, los dos tipos de tréboles se encuentran en diferentes frecuencias. La tabla (Fig 1) a continuación muestra la distribución del trébol en Carolina del Norte y Minnesota. La Tabla 1 describe los hábitats físicos de los dos lugares.

Figura 1: Frecuencia relativa de variantes del trébol blanco en Minnesota y Carolina del Norte

Minnesota

Carolina del Norte

Latitud

43 - 49 ° N

34-36 ° N

Temperatura promedio (mensual)

-19,4 ° a 28,6 ° C

-2,6 ° a 31,3 ° C

Número medio de días con un máximo superior a 32 ° C

14

38

Número medio de días con un mínimo por debajo de 0 ° C

154

75

Precipitación anual promedio

66-76 cm

107-117 cm

Presencia de herbívoros (moluscos como caracoles, babosas)

pequeña población, no presente en invierno

gran población activa, presente todo el año

4. A habitat se define como el lugar y las condiciones en las que vive un organismo. Esto incluye factores físicos como la temperatura, el tipo de suelo, la disponibilidad de nutrientes, la humedad y la presencia de otros organismos.

  1. ¿Qué hábitat está más al norte?
  2. ¿Qué hábitat es generalmente más cálido?
  3. ¿Qué hábitat tiene más lluvia?
  4. ¿Qué hábitat tiene mayor presencia de herbívoros?

5. ¿Qué hábitat tiene una mayor distribución de trébol rayado blanco? Sugiera una razón para esto basándose en los datos de la tabla.

Parte II - Trébol de la mala suerte

Algunas variantes del trébol blanco producen cianuro (CN), que es un veneno de acción muy rápida que inhibe las enzimas en la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Sin la cadena de transporte de electrones, la mayoría de los organismos no pueden producir ATP. La incapacidad de producir ATP conduce rápidamente a la muerte. Los pequeños organismos que comen cianuro produciendo trébol mueren o dejan la planta sola en favor de otras plantas.

Se requieren dos productos genéticos para producir cianuro activo. Un gen codifica un complejo inactivo de cianuro-azúcar que se almacena en el citoplasma de la célula vegetal. El otro gen codifica una enzima que escinde el azúcar para activar el cianuro. Esta enzima, llamada linamerasa, se almacena en la pared celular. En general, el trébol rayado contiene cianuro; el trébol simple no lo hace.

A temperaturas de congelación constantes, las membranas de las células vegetales (los orgánulos circundantes y la propia célula) pueden explotar. Esta es la razón por la que las partes de las plantas por encima del suelo mueren en climas más fríos. Sin embargo, es menos probable que las células de la raíz revienten porque están bajo tierra y a menudo almacenan azúcares, que protegen a la célula de la congelación (como el anticongelante). Esto permite que las plantas perennes sobrevivan y crezcan nuevamente en la primavera. Al igual que el daño causado por la congelación, los herbívoros también pueden dañar las células vegetales. En el proceso de comer una hoja, los herbívoros destruyen las membranas y los orgánulos de las células que forman la hoja.

6. Dibuje una célula vegetal e incluya su representación para el complejo cianuro-azúcar y la enzima linamerasa usando las descripciones anteriores. Incluya el orgánulo que se ve directamente afectado por el veneno de cianuro.

7. ¿Qué le pasaría a la planta si el complejo de cianuro-azúcar entrara en contacto con la linamerasa?

8. Describe dos formas en las que los dos podrían entrar en contacto.

9. En la fórmula molecular en la parte superior de la página, identifique la porción de cianuro y la porción de azúcar de la linamarina. Indique el sitio de "hendidura" de la linamerasa. (Etiquete los tres directamente en la imagen).

10. Se necesita energía para que un organismo produzca una estructura particular, como una raya en una hoja de trébol que de otra manera sería simple. ¿Por qué el trébol productor de cianuro podría producir hojas rayadas?

Parte III - La aptitud es un número

Para comprender por qué el trébol rayado / productor de cianuro se encuentra con mayor frecuencia en Carolina del Norte que en Minnesota, debe considerar el "aptitud física”De cada variante en los diferentes hábitats disponibles en los dos estados. La aptitud está determinada por la capacidad de un organismo para sobrevivir, crecer y reproducirse en un hábitat particular. Probablemente haya escuchado el término "supervivencia del más apto", pero si un organismo no puede crecer y reproducirse también, no podrá transmitir ninguno de sus alelos (información genética) a su descendencia. Un organismo que tiene una alta aptitud se comporta bien en su hábitat y transmite esos alelos favorables a su descendencia cuando se reproduce.

Podemos expresar aptitud y selección con números que nos dicen no solo si un organismo tiene una aptitud mayor que otro, sino también el grado en el que ese organismo tiene más probabilidades de sobrevivir y reproducirse que otro organismo. No siempre es posible hacer una medida absoluta de la aptitud, pero a menudo podemos medir aptitud relativa. Para cada tipo de organismo, tomamos alguna medida relacionada con la aptitud, como el porcentaje de individuos de ese tipo que sobreviven a la siguiente generación. Luego dividimos las medidas para cada tipo por el valor más alto. Por lo tanto, los organismos con la mayor aptitud tendrán una aptitud relativa de 1.0, mientras que otros organismos tendrán algún valor menor que 1.0, pero no menor que cero.

Por ejemplo, los datos del cuadro a continuación muestran la cantidad de polillas recolectadas en dos tipos de bosques. (Los datos se basan en los experimentos de Kettlewell con polillas moteadas)

Bosque no contaminado

Liberado

Recapturado

% Recuperado

Oscuro

406

19

4.7

Luz

393

54

13.7

Aptitud relativa de las polillas ligeras 13,7 / 13,7 = 1

Aptitud relativa de las polillas oscuras 4.7 / 13.7 = 0.34

Bosque contaminado

Liberado

Recapturado

% Recuperado

Oscuro

447

123

27.5

Luz

137

18

13.1


Aptitud relativa de las polillas ligeras:?
Aptitud relativa de las polillas oscuras:?

11. Calcule la aptitud relativa para las polillas claras y oscuras en el bosque contaminado. (Utilice los cálculos del bosque no contaminado como guía).

12. Una cosa que puede haber notado es que la diferencia entre la aptitud relativa de las polillas más aptas y las polillas menos aptas no es la misma para los bosques no contaminados y contaminados. Esta diferencia se llama fuerza de selección, o la coeficiente de selección(s). Podemos calcular este valor para cada entorno. Aquí está el cálculo para el bosque no contaminado: Bosque no contaminado: s = 1.0 - 0.34 = .66
Calcular s para el bosque contaminado:

13. Dado que el bosque no contaminado tiene un mayor valor para s, la selección es más fuerte en el bosque no contaminado que en el bosque contaminado. ¿Qué significa tener un valor s más alto para ese grupo de organismos? ¡Piense detenidamente en esto y trate de expresar sus pensamientos de manera coherente!

Parte IV: Investigación de la distribución del trébol

Ahora que ha considerado los diferentes hábitats en los que se encuentra el trébol blanco y los factores que afectan la aptitud del trébol, desarrollará hipótesis para explicar la distribución observada del trébol llano y rayado. Una hipótesis es una respuesta tentativa a una pregunta bien formulada. Esto significa que uno ha desarrollado una explicación de un evento basada en datos preliminares, observaciones y quizás el trabajo de otros científicos.

Los científicos utilizan observaciones y datos para desarrollar y justificar sus hipótesis. Una hipótesis se presenta como una declaración, no como una pregunta, y debe ser comprobable (debe haber alguna forma de probar si es válida) y falsable (debe ser posible demostrar que una hipótesis incorrecta es falsa).

14. Con base en los datos presentados anteriormente y las diferencias de hábitat entre Minnesota y Carolina del Norte, proponga una hipótesis para explicar la distribución del trébol en Minnesota y Carolina del Norte. Puede que sea más fácil escribir su hipótesis si es un enunciado Si-Entonces.

15. Una vez que un científico ha formado una hipótesis, el siguiente paso es probarla con observaciones o experimentos. Los experimentos deben probar solo una variable a la vez y mantener constantes tantos otros factores como sea posible (lo que no significa "invariable", sino solo que son los mismos para todos los grupos experimentales). Diseñe un experimento (s) para probar su hipótesis. Incluya el tipo de datos que necesitaría recopilar para respaldarlo. ¡Sea detallado!

Parte V: ¿Qué aprendió?

Ya ha utilizado varios conceptos de la biología evolutiva:

Variación: Diferencias entre los individuos de una especie; diferentes formas del mismo rasgo.

Seleccion natural: Supervivencia (y reproducción) diferencial de individuos con diferentes fenotipos
Evolución: Cambio genético en una población a lo largo del tiempo.

Adaptación: Un rasgo que aumenta la probabilidad de supervivencia y reproducción de un organismo.

16. Comparando la población de trébol blanco en Minnesota y Carolina del Norte, ¿qué se necesitaría como evidencia de que se ha producido la evolución? (Ver definición)

17. Regrese a la primera página (Parte I) y prediga qué variante de trébol sería más frecuente en cada uno de los microhábitats de Long Island y una breve explicación de su razonamiento. (Esta es la respuesta a la PREGUNTA ESENCIAL en la página 1 y el propósito general de este Estudio de caso).

18. Aplique por qué ha aprendido a la siguiente situación.

El tamaño medio de los colmillos de un elefante africano se ha reducido a la mitad en el último siglo. Los cazadores furtivos de marfil buscan los machos más grandes con los colmillos más grandes, lo que reduce el número de machos grandes en la población. Los machos más pequeños con colmillos más pequeños tienen más probabilidades de reproducirse cuando no hay machos más grandes.

Explique cómo la caza furtiva puede provocar la evolución de la población de elefantes. Utilice los términos: variación, adaptación, y presión de selección en tu explicación.


Trébol de rayas blancas un caso de selección natural

Estoy mirando por encima de un trébol de rayas blancas:
Un caso de selección natural
por
Susan Evarts, Departamento de Biología, Universidad de St. Thomas Alison Krufka, Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad Rowan Chester Wilson, Departamento de Biología, Universidad de St. Thomas Objetivos del caso

Al final de este caso, podrá:
• Comprender el proceso de selección natural y la importancia de las adaptaciones específicas del medio ambiente. • Ser capaz de utilizar los términos variación, adaptación, selección natural y evolución tal como se aplican a éste y otros estudios científicos.

• Adquirir experiencia con el método científico y ser capaz de proponer hipótesis y justificaciones para explicar la distribución de las dos variantes del trébol blanco. • Diseñar experimentos para probar hipótesis y describir datos que apoyarían estas hipótesis. • Comprender y sintetizar información en figuras y tablas.

PARTE I: "ESTOY OBSERVANDO ..."
El trébol blanco (Trifolium repens), una pequeña planta perenne, se encuentra en todo el mundo y tiene dos formas. Una variante tiene hojas completamente verdes (lisas) y la otra tiene hojas verdes con una franja blanca prominente (rayada).

Ambas variantes de trébol blanco (liso y rayado) se encuentran a lo largo de la costa de Long Island, Nueva York. La mayor parte de Long Island está a solo unos pies sobre el nivel del mar. Una serie de colinas bajas cubiertas de hierba separadas por depresiones poco profundas cubre el área detrás de las dunas frente al mar. Las depresiones poco profundas llegan hasta el nivel freático, por lo que tienden a estar permanentemente húmedas durante todo el año y no se congelan en invierno. El agua se escurre rápidamente de las colinas bajas, que tienden a secarse muchas veces durante el año y congelarse en el invierno. El hábitat en las depresiones poco profundas es más acogedor para los moluscos (caracoles y babosas) que se alimentan de trébol. Un tipo de trébol es más común en depresiones poco profundas, mientras que el otro tipo es más probable que se encuentre en colinas bajas. Al final del caso, regresaremos a Nueva York y le pediremos que pronostique qué tipo de trébol blanco es más abundante en cada microhábitat. Pero primero, consideremos la abundancia de estos dos tipos de trébol a mayor escala.

La Figura , a continuación, muestra la frecuencia relativa de las variantes del trébol blanco en Minnesota y Carolina del Norte.

"Estoy mirando un trébol de rayas blancas" de Evarts, Krufka y Wilson

La Tabla  proporciona información adicional sobre Minnesota y Carolina del Norte. tabla 1
Minnesota

Promedio de días con un máximo por encima de 32 ° C *

Número medio de días con baja por debajo de 0 ° C *

Presencia de herbívoros
(moluscos como caracoles, babosas)

población más pequeña,
no presente en invierno

población más grande y activa,
presente todo el año

Datos de Netstate.com y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. * Datos de las capitales (St. Paul, MN y Raleigh, NC).

Ejercicio 1
Un hábitat se define como el lugar y las condiciones en las que vive un organismo. Esto incluye factores físicos como la temperatura, tipo de suelo, disponibilidad de nutrientes y disponibilidad de humedad, así como factores biológicos como la presencia de herbívoros, competidores por nutrientes y patógenos. Utilizando la información de la Tabla , resuma brevemente las características del hábitat del trébol blanco en cada estado.

"Estoy mirando un trébol de rayas blancas" de Evarts, Krufka y Wilson

PARTE II — TRÉBOL DESFELIZ
Algunas variantes del trébol blanco producen cianuro (CN), que es un poderoso veneno. Se requieren dos productos genéticos para producir cianuro activo. Un gen codifica un complejo inactivo de cianuro-azúcar que se almacena en el citoplasma de la célula vegetal. El otro gen codifica una enzima que escinde el azúcar para activar el cianuro. Esta enzima se almacena en la pared celular. En general.

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Las diferencias genéticas en el trébol hacen que un tipo sea tóxico

Ese collar de trébol que le hace a su hijo bien podría ser un anillo de veneno. Esto se debe a que algunos tréboles han desarrollado genes que ayudan a la planta a producir cianuro, para protegerse contra pequeños herbívoros, como caracoles, babosas y ratones de campo, que comen trébol. Otras plantas de trébol que no producen cianuro se encuentran en climas con temperaturas más frías. Entonces, al elegir su veneno, er, el trébol, la ecología y la geografía juegan un papel importante.

Un biólogo evolutivo de plantas de la Universidad de Washington en St. Louis está tratando de llegar al fondo de esta historia botánica del manto y la daga. Kenneth Olsen, Ph.D., profesor asistente de biología en artes y ciencias de la Universidad de Washington, está analizando la genética de una amplia variedad de plantas de trébol blanco para determinar por qué algunas plantas lo hacen y otras no producen cianuro, lo que los biólogos llamar polimorfismo, o dos tipos.

"Estamos documentando el efecto de la selección natural a nivel de secuencia de ADN para comprender la evolución molecular de este polimorfismo", dijo Olsen. "Por lo general, los investigadores estudian plantas modelo como Arabidopsis o tabaco para comprender la genética. Pero con el trébol tenemos un sistema en el que podemos observar en detalle la variación de la secuencia del ADN y al mismo tiempo tener un conocimiento profundo de la ecología de la planta".

En un estudio publicado la semana del 24 de septiembre en la revista Molecular Ecology, Olsen y sus colegas informan hallazgos sobre la base molecular del polimorfismo del cianuro.

"Bomba" de cianuro en la celda

El trébol blanco es originario de Europa y Asia y se introdujo hace unos 300 años en América del Norte. La relación factor frío-acianogénico se conoce desde hace mucho tiempo en Europa y Asia y volvió a evolucionar en América del Norte cuando se introdujo la planta, lo que indica que la selección natural fue una fuerza poderosa en la configuración de las distribuciones geográficas de los dos tipos de plantas.

La base genética detrás de la producción de cianuro en las plantas de trébol se reduce a solo dos genes.

"Una planta cianogénica instala una pequeña bomba de cianuro en la célula", explicó Olsen. "Tienes un glucósido cianogénico, básicamente un azúcar con un grupo cianuro adherido a él, en la vacuola celular, y luego en la pared celular se requiere una enzima para hidrolizar el cianuro. Si algo daña la célula, estos dos compuestos aparecen en contacto entre sí y se libera cianuro libre ". Un gen, Li, codifica la enzima, que se llama linamarasa, otro gen, Ac, es responsable de la presencia o ausencia de glucósidos cianogénicos.

Los hallazgos recientes de Olsen han revelado que las plantas que no sintetizan linamarasa carecen del gen Li por completo: el ADN del gen está ausente en los genomas de estas plantas.

Olsen y sus colegas también están probando hipótesis sobre por qué las plantas acianogénicas ocurren en climas fríos. Uno plantea que hay menos herbívoros en climas más fríos.

"Si una planta puede sobrevivir sin invertir en todos los recursos necesarios para ser cianogénica, puede concentrar esos recursos en otras formas de crecimiento y reproducción, entonces estaría compitiendo con las plantas que son cianogénicas", dijo Olsen.

Suicidio no descartado

La segunda hipótesis explora la espeluznante posibilidad del suicidio de las plantas. "En la hipótesis dos, cuestionamos el papel de las heladas frecuentes. Las heladas podrían causar la ruptura celular y la liberación de cianuro que conduce a la autotoxicidad. Si las plantas cianogénicas se envenenan en climas fríos, esas plantas estarán en desventaja".

Para examinar tanto el factor meteorológico como la posibilidad de suicidio, Olsen y sus colegas están probando diferentes tipos de tréboles en cámaras de congelación a temperaturas controladas para ver si la supervivencia es mayor para las plantas acianógenas o cianogénicas.

"La ventaja del sistema de cianogénesis del trébol es que ya se sabe mucho sobre su ecología", dijo Olsen. "Lo que podemos hacer ahora es llegar al nivel molecular y observar la base molecular de la variación ecológicamente importante".


Cómo algunas gallinas obtuvieron plumas rayadas

Las aves muestran una diversidad asombrosa en el color y el patrón del plumaje. Pero, ¿cuáles son los mecanismos genéticos que crean tales patrones? En un nuevo estudio publicado hoy en PLOS Genetics, Investigadores suecos y franceses informan que se requieren dos mutaciones independientes para explicar el desarrollo del patrón de restricción ligado al sexo en los pollos. Ambas mutaciones afectan la función de CDKN2A, un gen supresor de tumores asociado con el melanoma en humanos.

La investigación en biología de la pigmentación ha logrado importantes avances en los últimos 20 años en la identificación de genes que controlan la variación de la pigmentación en mamíferos y aves. Sin embargo, la pregunta más desafiante sigue siendo cómo se controlan genéticamente los patrones de color. Las aves destacan por su diversidad y complejidad en los patrones de color. El estudio publicado hoy ha revelado la base genética de la característica de las plumas rayadas de la restricción ligada al sexo. Un ejemplo de este fascinante color de plumaje es la raza francesa Coucou de Rennes. El nombre se refiere al hecho de que este color de plumaje se asemeja a los patrones de restricción presentes en el cuco común (Cuculus canorus). El locus de restricción ligado al sexo está en el cromosoma Z. (Tanto en los pollos como en otras aves, el macho tiene los cromosomas ZZ mientras que las hembras tienen ZW).

"Nuestros datos muestran que la restricción ligada al sexo es causada por dos mutaciones independientes que actúan juntas. Una es una mutación reguladora que aumenta la expresión de CDKN2A. La otra cambia la secuencia de la proteína y hace que la proteína sea menos funcionalmente activa. Estamos seguros de que ambas Las mutaciones contribuyen al patrón de restricción ligada al sexo porque también hemos estudiado pollos que solo portan la mutación reguladora y muestran un plumaje muy pálido con solo rayas oscuras débiles. Por lo tanto, esto representa un proceso evolutivo en el que la mutación reguladora ocurrió primero seguida de la mutación afecta la estructura de la proteína. El efecto combinado de las dos mutaciones provoca un fenotipo aún más atractivo para el ojo humano ", dice Leif Andersson, de la Universidad de Uppsala, la Universidad de Ciencias Agrícolas de Suecia y la Universidad de Texas A & ampM, quien dirigió el estudio.

"La razón más importante de la gran variación de color entre nuestros animales domésticos es que apreciamos esta diversidad, siempre que las mutaciones subyacentes a la variación no causen problemas de salud para los animales", dice Leif Andersson.

El estudio ilustra cuán útiles son los animales domésticos como modelos para los procesos evolutivos en la naturaleza. Leif Andersson sostiene que una evolución similar de variantes genéticas que comprenden múltiples cambios genéticos que afectan la función de un solo gen es la regla más que la excepción en las poblaciones naturales.

CDKN2A es un gen supresor de tumores bien estudiado que participa en la regulación de la división celular y la supervivencia celular. Las mutaciones que inactivan CDKN2A son la explicación más común de formas familiares de melanomas en humanos. (Sin embargo, la gran mayoría de los casos de melanoma no están asociados con un factor de riesgo genético fuerte).

"La variante genética que subyace a la restricción ligada al sexo tiene un efecto opuesto en comparación con las mutaciones que causan el melanoma en los seres humanos. La restricción ligada al sexo se asocia con una variante genética que hace que CDKN2A sea más activo y conduce a un déficit cíclico de las células pigmentarias que causan las rayas blancas durante el desarrollo de una pluma individual. Parece que las células pigmentarias son particularmente susceptibles a cambios en la función de CDKN2A, ya que las mutaciones inactivadoras en los seres humanos se asocian con el melanoma, pero rara vez otras formas de cáncer y las mutaciones activadoras causan bloqueo ligado al sexo en los pollos, pero no por otro lado. los efectos son conocidos ", dice Doreen Schwochow Thalmann, estudiante de doctorado y primera autora del artículo.

"Es fascinante que una gran proporción de pollos utilizados para la producción de huevos y carne en todo el mundo porten estas mutaciones en un gen supresor de tumores. Un ejemplo de esta raza es White Leghorn, que es una de las razas más importantes utilizadas para la producción de huevos, pero la restricción ligada al sexo no es evidente en estas razas porque también tienen el color blanco dominante que elimina toda la producción de pigmentos y enmascara el efecto de la restricción ligada al sexo ", dice Leif Andersson.


Estudio de caso: ¿Cómo puede la evolución explicar la frecuencia de los tréboles de rayas blancas? - biología

¿Por qué no probar la versión actualizada de este recurso, que analiza la diferencia entre dos pastizales administrados de manera diferente en la Reserva Natural Nacional Waun Las?

Este ejercicio práctico de ecología en línea utiliza un muestreo aleatorio para medir la abundancia de varias especies diferentes en un área de pastizal.

Los recursos están destinados a ayudar a los estudiantes a desarrollar habilidades y técnicas de identificación de plantas antes de salir al campo, en lugar de reemplazar el trabajo de campo.

Para que los estudiantes practiquen en:

  • utilizando un muestreo aleatorio para medir la abundancia de varias especies diferentes en un área de pastizal.

Para dar la oportunidad de explorar dos medidas diferentes de abundancia:

  • densidad: el número de plantas individuales por cuadrante o por unidad de área
  • frecuencia: la proporción de cuadrantes en la que cada especie ocurre

El pastizal contiene una pequeña cantidad de especies fácilmente identificables. El área de muestreo es relativamente pequeña, por lo que es posible tomar una muestra razonable utilizando cuadrantes de 25 cm x 25 cm (es decir, al muestrear al menos el 2% del área total). El pequeño cuadrante nos permite proporcionar una imagen cercana de todo el cuadrante que permite la identificación de especies individuales.

1. "Estudio de césped: área que se está muestreando"- una vista aérea del pedazo de pastizal que se muestrea en este ejercicio. Esto es de 5 mx 5 m. Se han colocado cintas a lo largo de dos bordes divididos en intervalos de 0,25 m que son la longitud de un lado del cuadrante que se está utilizando. Siga el enlace para ver esto.

Junto a esto se colocan 10 pares de intervalos aleatorios.

2. "Cuadrados de césped" - 10 cuadrantes cada uno suministrado como una imagen separada. Cada uno está vinculado en caliente a uno de los pares de coordenadas dados anteriormente.

3. "Tablas de identificación y registro" - Tablas suministradas para registrar los resultados (ya sea como densidad o como frecuencia) junto con imágenes y nombres de cada una de las especies que es probable que se vean. No se ha intentado separar las especies de gramíneas, pero el centeno perenne Lolium perenne es la especie más común. Descárgalos de los enlaces de la derecha.

Sugerencias para la realización del ejercicio

Explore las ideas de los estudiantes sobre cómo medirían la abundancia de diferentes especies en un área de pastizal.

Lo que medirían
Cómo muestrearían

Explique el principio del muestreo aleatorio y cómo se realiza en la práctica. Relacione esto con cómo se hará en este ejercicio. Explique cómo se relaciona el intervalo de muestreo con el tamaño del cuadrante.

1. Asigne a cada pareja o grupo pequeño de estudiantes un par de intervalos aleatorios y pídales que encuentren su cuadrante. Déles una tabla de resultados de identificación de especies (densidad).

Pídales que intenten medir la densidad, es decir, el número de plantas de una o dos especies, p. Ej. el número de plantas de trébol, el número de plantas de margarita, en su cuadrante. (Es posible que desee dedicar un poco de tiempo a practicar la identificación).

2. Pronto verán que esto es difícil. Además, puede mostrarles cuántas hojas, como el trébol blanco, están unidas por tallos rastreros horizontales. Es difícil definir qué es una planta individual y esta medida, la densidad, no le da ninguna indicación del tamaño de las plantas.

Una mejor medida es la frecuencia (el número de cuadrantes en los que se encuentra cada especie). Esto está relacionado tanto con el número de plantas como con su tamaño y, por lo tanto, es ecológicamente más significativo.

3. Para medir la frecuencia, pídales que registren la presencia o ausencia de cada especie en su cuadrante. Usando una tabla de resultados de identificación de especies (frecuencia). Recopile los resultados de los 10 cuadrantes (utilizando una hoja de cálculo simple) y calcule la frecuencia porcentual de cada especie: el número de veces presente de 10 x 100.

4. Quizás desee discutir la medición de la cobertura (el área de suelo cubierta por cada especie). Esto se puede medir utilizando cuadrículas de puntos o, a menudo, se estima visualmente. La medición de la frecuencia suele dar un resultado más fiable que la estimación visual de la cobertura.

El muestreo aleatorio es una forma de eliminar la elección personal en la selección de una muestra. Cada parte de su área de muestra debe tener la misma probabilidad de ser muestreada cada vez que vaya a tomar una muestra. Por esta razón, el intervalo de muestreo debe ser del mismo tamaño que el cuadrante. Por ejemplo, en este ejercicio, el cuadrante es de 25 cm x 25 cm y, por lo tanto, las cintas a lo largo de los dos lados del gráfico se dividen en intervalos de 25 cm.

Las coordenadas de los pares de intervalos seleccionados al azar determinan las posiciones del cuadrante.

Para crear intervalos aleatorios, la forma más sencilla es escribir los intervalos de 0,25 del 0 al 10 en trozos de papel y sacarlos de un sombrero. Tenga en cuenta que reemplace cada hoja de papel antes de sacar la siguiente.

En la práctica, especialmente cuando se trabaja en condiciones difíciles (¡lluvia torrencial!) O con estudiantes más jóvenes, uno se concentra en eliminar la elección personal. En este caso, los topógrafos encuentran sus coordenadas caminando a lo largo de las cintas el número de pasos indicado por los números aleatorios en lugar de medir intervalos a lo largo de la cinta.

¡Los cuadrantes de lanzamiento de notas no son un muestreo aleatorio y, en el mejor de los casos, eliminan una cierta cantidad de elección personal!

Para obtener más información sobre cuadrantes y muestreo, consulte 'Preguntas sobre cuadrantes' OSMOSIS 25 Primavera de 2004


DATO SUPLEMENTARIO

Los datos complementarios están disponibles en línea en www.aob.oxfordjournals.org y consisten en lo siguiente. Tabla S1: muestreo de dodecaploides y hexaploides de Primula marginata y Primula allionii. Tabla S2: muestreo de dodecaploides y hexaploides de Primula marginata y Primula allionii para poblaciones, número de individuos, número de paisajes, número de flores por paisaje y morfología de las flores. Tabla S3: resultados de la prueba de Kruskal-Wallis utilizada para determinar si cada rasgo floral difiere significativamente entre los dodecaploides de P. marginata y sus parientes más cercanos. Figura S1: PCA de P. marginata hexaploides, P. marginata dodecaploides y P. allionii basado en cuatro rasgos florales. Figura S2: gráficos de densidad de granos de las cinco variables climáticas a una resolución de 100 m para los dos citotipos de P. marginata y P. allionii.


Ver el vídeo: 19 - Evolución III (Agosto 2022).