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CURSO : LA LUCHA POR LA EXISTENCIA A TRAVES DEL TIEMPO Y EL ESPACIO
TRADUCCION : THE STRUGGLE FOR EXISTENCE THROUGH TIME AND SPACE
SIGLA : BIO4321
CREDITOS : 40 UC / 24 SCT
MODULOS : 12
REQUISITOS : Sin requisitos
CONECTOR : Y
RESTRICCIONES : Alumnos de Doctorado UC
CARACTER : Minimo
TIPO : Catedra y Taller
CALIFICACION : Estandar
PROFESOR (ES) : Academicos de la UA 12
DISCIPLINA : Ciencias Biologicas


I. DESCRIPCION

Este curso pretende desarrollar en los/las estudiantes, tanto la capacidad de distinguir los cuerpos teoricos utilizados para comprender los niveles de organizacion ecologica, como la capacidad de inferir a partir de modelos explicativos las consecuencias de diferentes procesos evolutivos y ecologicos en los cambios de la biodiversidad y el funcionamiento de los sistemas naturales. Se espera que a traves del analisis de diferentes tipos de evidencia, actividades practicas y experimentales, los/las estudiantes identifiquen hipotesis explicativas y ademas sean capaces de reconocer los elementos teoricos relevantes para solucionar problemas ambientales especificos.


II. OBJETIVOS

1.Aplicar modelos evolutivos y ecologicos que permiten explicar y predecir cambios en la biodiversidad y funcionamiento de los sistemas naturales.
2.Identificar hipotesis coherentes con los antecedentes disponibles que permiten explicar fenomenos biologicos, reconociendo predicciones susceptibles de ser evaluadas.
3.Distinguir en funcion de un problema ambiental particular los elementos teoricos disponibles para su resolucion analizando criticamente las diferentes fuentes de evidencia.
4.Aplicar criterios de calidad pertinentes para argumentar debilidades y fortalezas de los diferentes estudios en el area de la ecologia y evolucion.
5.Elaborar discursos cientificos orales y escritos para comunicar los resultados y conclusiones de los trabajos realizados en el curso.


III. COMPETENCIAS

?Integrar cuerpos teoricos de la ecologia y la evolucion con la evidencia empirica para explicar cambios en la biodiversidad y el funcionamiento de los sistemas naturales (EcoEvo 1.1, 1.2 y 1.3).
?Plantear soluciones a problemas ambientales aplicando principios y conceptos ecologicos y evolutivos para contribuir al conocimiento y sustentabilidad de los sistemas naturales (EcoEvo 2.1, 2.2).
?Plantear una pregunta novedosa y soluciones tentativas en el area de las Ciencias Biologicas para contribuir al conocimiento cientifico (Investigacion 1.1, 1.2, 1.3, 1.4).
?Aplicar criterios de calidad en las distintas etapas y procesos de la investigacion en Ciencias Biologicas que realiza (Investigacion 4.2).
?Elaborar discursos cientificos, orales o escritos, para dar a conocer la problematica, los procedimientos, resultados e implicancias de las investigaciones desarrolladas (Comunicacion 1.1, 1.2 y 1.3).
?Debatir conforme a formatos preestablecidos los argumentos tecnicos y disciplinares, los procedimientos, resultados y conclusiones de investigaciones para deshacer analiticamente el fenomeno cientifico abordado (Comunicacion 2.1, 2.2 y 2.3).
?Actuar de manera integra, veraz y responsable en la formulacion, ejecucion y difusion de su investigacion y la de otros para asegurar la objetividad y valor cientifico de sus resultados y conclusiones (Etica 1.1,).


IV. CONTENIDOS

1.Fuerzas evolutivas y fuentes de variacion
Historia de la teoria evolutiva y ecologica
Teorias unificadoras en ecologia y evolucion
Contingencia y determinismo
Seleccion, adaptacion y plasticidad
Genetica cuantitativa y teoria de historia de vida
Evolucion molecular, teoria neutral y reloj molecular
Micro versus macro-evolucion
Datos geneticos y fenotipicos para inferir la accion de fuerzas evolutivas
Controversias en evolucion
Reconstruccion filogenetica e inferencia de procesos historicos

2.Especiacion y diversidad
Conceptos de especie
Flujo y recombinacion genica
Barreras pre versus post-zigoticas
Biogeografia
Datos geneticos y fenotipicos para inferir la accion de fuerzas evolutivas: Tipos de informacion y Procedimientos de analisis.

3.Nicho ecologico y funcion
Desarrollo del concepto de nicho y ecologia funcional
Niveles de organizacion y diversidad funcional
Nicho realizado versus nicho fundamental
Tolerancia, climas y distribucion geografica
Modelos mecanicistas de nicho
Datos sobre tolerancia y distribucion geografica: tipos de informacion y procedimiento de analisis

4.Dinamica de los sistemas ecologicos en el espacio y el tiempo (semanas 11 ? 13)
Grandes hitos en la ecologia de poblaciones y comunidades
Interacciones ecologicas y especies clave
Poblaciones y comunidades
Lotka-Volterra y teoria de redes
Sistemas complejos, complejidad y estabilidad
Contingencia historica y la relacion multi-temporal entre sistemas ecologicos y cambio climatico
Modelamiento de dinamica de poblaciones
Experimentos en Ecologia de Comunidades
Modelamiento de nicho y planificacion de areas protegidas

5.Transferencia de materia, energia e informacion (semanas 14 ? 16)
Desarrollo de la macro-ecologia y ecologia de ecosistemas
Macro-ecologia
Distribucion, abundancia y leyes de escalamiento
Ciclos biogeoquimicos y estequiometria
Ecologia de ecosistemas
Biodiversidad y funciones eco-sistemicas
Contingencia historica y la relacion multi-temporal entre sistemas ecologicos y cambio global
Problemas ambientales y dise?os de estrategias de solucion
Sistemas ecologicos y cambio global


V. METODOLOGIA

A traves de clases lectivas y discusiones grupales, los estudiantes tendran oportunidades para analizar articulos cientificos, que les permita integrar los diferentes cuerpos teoricos de la ecologia y la evolucion con los cambios de la biodiversidad y los sistemas naturales. Se implementaran talleres de trabajo practico donde los estudiantes analizaran datos empiricos, aplicaran modelos ecologicos y evolutivos, identificaran hipotesis y utilizaran herramientas metodologicas. Ademas, durante el desarrollo del curso los estudiantes tendran experiencias en terreno, donde podran aplicar las habilidades y razonamiento involucrado en la observacion de fenomenos ecologicos e inferencia de fuerzas evolutivas. Se enfatizara la formacion relacionada con las competencias de comunicacion oral y escrita a traves de presentaciones orales y escritura de mini-ensayos.


VI. EVALUACION

El curso contempla evaluaciones formativas para monitorear y dar retroalimentacion individual o colectiva a los estudiantes. Las evaluaciones sumativas, se realizaran de acuerdo a lo siguiente:

?Discusion de articulos cientificos (objetivos 1, 3 y 5)
?Ensayos (objetivos 1, 2, 3, 4 y 5)
?Informes y presentaciones orales de actividades practicas (objetivos 2 ,3 y 5)
?Analisis de datos y programacion de scripts en R (objetivos 1 y 2)


VII. BIBLIOGRAFIA

MINIMA

1.Fuerzas evolutivas y fuentes de variacion
-Darwin, C. R. & Wallace, A. R. (1858) On the tendency of species to form varieties; and on the perpetuation of varieties and species by natural means of selection. Zool. J. Linn. Soc. 3, 45?62.
-Darwin, C. (1859) On the origin of species.
-Mendel, G. (1865) Experiments in plant hybridization.
-Dobzhansky, T. (1951) Genetics and the origin of species. Oxford & IBH Publishing Co.
-Kimura, M. (1968) Evolutionary rate at the molecular level. Nature 217, 624?626.
-Stearns, S. C. (1976) Life-history tactics: a review of the ideas. Q. Rev. Biol. 51, 3?47.
-Provine, W.B. (1971) On the origin of theoretical population genetics. University Chicago Press.
-Futuyma, D. (2005) Evolution. Sinauer.
-Grant, P. & Grant R. (2014) 40 years of Evolution. Princeton University Press.

2.Especiacion y diversidad
-Brown, J.H. & M.V. Lomolino (1998) Biogeography, 2nd edition.
-Hutchinson, G. E. (1959) Homage to Santa Rosalia or Why are there so many kinds of animals? Am. Nat. 93, 145?159.
-Nosil, P (2008) Ernst Mayr and the integration of geographic and ecological factors in speciation. Biol. J. Linn. Soc. 95: 26-46.
-Stroud, J.T. & Losos, J.B. (2016) Ecological Opportunity and Adaptive Radiation. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2016. 47:507?32.

3.Nicho ecologico y funcion
-Hardin, G. (1960) The competitive exclusion principle. Science 131, 1292?1297.
-Whittaker, R.H., Levin, S.A. & Root, R.B. (1973) Niche, habitat, and ecotope. Am. Nat. 107: 321-338.
-Kearney M. & Porter, W. (2009) Mechanistic niche modelling: combining physiological and spatial data to predict species? ranges. Ecol. Lett. 12: 334-350.
-Hubbell, S.P. (2005) Neutral theory in community ecology and the hypothesis of functional equivalence. Funct. Ecol. 19: 166-172.

4.Dinamica de los sistemas ecologicos en el espacio y el tiempo
-Levin, S. A. (1992) The problem of pattern and scale in ecology: the Robert H. MacArthur Award lecture. Ecology 73, 1943?1967.
-Hairston, N. G., Smith, F. & Slobodkin, L. (1960) Community structure, population control, and competition. Am. Nat. 94, 421?425.
-Paine, R. T. (1966) Food web complexity and species diversity. Am. Nat. 100, 65?75.
-Begon M, Townsend CR, Harper JL (2005) Ecology: from individuals to ecosystems. Wiley-Blackwell eds.
-Royama T, (1992) Analytical Population Dynamics. Chapman and Hall.
-Pulliam, D. W. (1988) Sources, sinks, and population regulation. Am. Nat. 132, 652?661.
-Hutchinson, G. E. The paradox of the plankton. Am. Nat. 95, 137?145 (1961).
-MacArthur, R. H. & Wilson, E. O. An equilibrium theory of insular zoogeography. Evolution 17, 373?387 (1963).
-Williams, J.W., Jackson, S.T. (2007) Novel climates, no-analog communities, and ecological surprises. Frontiers Ecol Env 5:475?482.
-Jackson, S.T., Betancourt, J.L., Booth, R.K., Gray, S.T. (2009) Ecology and the ratchet of events: Climate variability, niche dimensions, and species distributions. PNAS 106: 19685?19692.

5.Transferencia de materia, energia e informacion
-Ginzburg, L. R. & Jensen, C. X. J. (2004) Rules of thumb for judging ecological theories. Trends Ecol. Evol. 19, 121?126.
-Lawton, J. H. (1999) Are there general laws in ecology? Oikos 84, 177?192.
-Brown, J. H. (1995). Macroecology. University of Chicago Press.
-Schlesinger & Bernhardt (2013) Biogeochemistry: An analysis of Global Change, 2nd edition.
-Chapin, F. S. "?, Matson PA, Mooney H A. (2002) Principles of terrestrial ecosystem ecology. Springer-Verlag.

COMPLEMENTARIA
-Begon M, Townsend CR, Harper JL (2005) Ecology: from individuals to ecosystems. Wiley-Blackwell eds.
-Bulmer M 1994. Theoretical evolutionary ecology. Sinauer Associates, Inc.
-Hutchinson, G. E. Concluding remarks. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 22, 415?427 (1957).
-Hanski, I. Metapopulation dynamics. Nature 396, 41?49 (1998).
-May, R. M. Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states. Nature 260, 471?477 (1977).
-Stenseth, N. C. Population regulation in snowshoe hare and Canadian lynx: asymmetric food web configurations between hare and lynx. Proc. Natl Acad. Sci. USA 94, 5147?5152 (1997).
-Anderson, R. M & May, R. M. Regulation and stability of host?parasite population interactions. J. Anim. Ecol. 47, 219?247 (1978).
-MacArthur, R. Fluctuations of animal populations and a measure of community stability. Ecology 36, 533?536 (1955).
-Vitousek, P. M. Beyond global warming: ecology and global change. Ecology 75, 1861?1876 (1994).
-Connell, J. H. Effects of competition, predation by Thais lapillus, and other factors on natural populations of the barnacle Balanus balanoides. Ecol. Monogr. 31, 61?104 (1961).
-Holt, R. D. Predation, apparent competition, and the structure of prey communities. Theor. Popul. Biol. 12, 197?229 (1977).
- Anderson, R. M. & May, R. M. Population biology of infectious diseases: part I. Nature 280, 361?367 (1979).
-Clements, F. E. Nature and structure of the climax. J. Ecol. 24, 252?284 (1936).
-Pulliam, D. W. Sources, sinks, and population regulation. Am. Nat. 132, 652?661 (1988).
-Lindeman, R. L. The trophic-dynamic aspect of ecology. Ecology 23, 399?418 (1942).
-May, R. M. Simple mathematical models with very complicated dynamics. Nature 261, 459?467 (1976).
-Paine, R. T. Food webs: linkage, interaction strength and community infrastructure. J. Anim. Ecol. 49, 666?685 (1980)
-Ricklefs R, Relyea R, Richter C (2014) Ecology: the economy of nature. W. H. Freeman; 7 edition.
-Real LA, Brown JH (1991) Foundations of ecology. Avise, 2000.
-Avise, 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard
-Coyne, J.A. & Orr, H. Allen. 2004. Speciation. Sinauer.
-DeWitt TJ & SM Scheiner 2004. Phenothypic plasticity. Functional and conceptual approaches. Oxford University Press
-Falconer DS & TFC MacKay 1996. Introduction to quantitative genetics. Pearson Hall.
-Fox CW, DA Roff & DJ Fairbairn 2001. Evolutionary Ecology. Concepts and case studies. Oxford University Press
-Harvey PH & MD Pagel 1991. The comparative method in evolutionary biology and ecology. Oxford University Press
-Lemey, P; M. Salemy & AM Vandamme. 2010. The phylogenetic handbook: a practical approach to phylogenetic analysis and hypothesis testing. Cambridge.
-Mayhew, J. P 2006. Discovering Evolutionary Ecology: Bringing Together Ecology and Evolution, Oxford Biology
-McNeill Alexander R. 1999. Energy for animal life. Oxford University Press
-Nei, M. & S Kumar. 2000. Molecular evolution and phylogenetics. Oxford.
-Page, RDM & EC Holmes. 1998. Molecular Evolution: a Phylogenetic Approach. Blackwell.
-Pigliucci M & K Preston 2004. Phenotypic integration. Studying the ecology and evolution of complex phenotypes. Oxford University Press
-Ridley 2009. Evolution. John Wiley & Sons.
-Slater PJB & TR Halliday 1994. Behavior and evolution. Cambridge University Press
-Spicer JI & KJ Gaston 1999. Physiological diversity and its ecological implications. Blackwell Science.
-Stearns SC 1992. The evolution of life histories. Oxford University Press
-Bascompte, J., & Jordano, P. (2013). Mutualistic networks. Princeton University Press.
-Sibly, R. M., Brown, J. H., & Kodric-Brown, A. (Eds.). (2012). Metabolic ecology: a scaling approach. John Wiley & Sons.
-Harte, J. (2011). Maximum entropy and ecology: a theory of abundance, distribution, and energetics. Oxford University Press.
-Wardle D., 2012. Communities and Ecosystems: Linking the Aboveground and Belowground Components. Princeton Monographs.
-Garnier E, Navas ML, Grigulis K. 2015. Functional Diversity: Organism Traits, Community Structure, and Ecosystem Properties. Oxford University Press.