High temporal variability in the occurrence of consumer-resource interactions in ecological networks

Ecological networks are theoretical abstractions that represent ecological communities. These networks are usually defined as static entities, in which the occurrence of a particular interaction between species is considered fixed despite the intrinsic dynamics of ecological systems. However, empirical analysis of the temporal variation of trophic interactions is constrained by the lack of data with high spatial, temporal, and taxonomic resolution. Here, we evaluate the spatiotemporal variability of multiple consumer-resource interactions of large marine networks. The tropic interactions of all of the analyzed networks had low temporal persistence, which was well described by a common exponential decay in the rank-frequency relationship of consumer-resource interactions. This common pattern of low temporal persistence was evident despite the dissimilarities of environmental conditions among sites. Between-site rank correlations of frequency of occurrence of interactions ranged from 0.59 to 0.73. After removing the interactions with <50% frequency, the between-site correlations decreased to values between 0.60 and 0.28, indicating that low-frequency interactions accounted for the apparent similarities between sites. Our results showed that the communities studied were characterized by few persistent interactions and a large number of transient trophic interactions. We suggest that consumer-resource temporal asynchrony in addition to varying local environmental conditions and opportunistic foraging could be among the mechanisms generating the observed rank-frequency relationship of trophic interactions. Therefore, our results question the analysis of ecological communities as static and persistent natural entities and stress the need for strengthening the analysis of temporal variability in ecological networks and long-term studies.Comment: 21 pages, 3 figure

Biogeografía marina de Chile continental Marine biogeography of continental Chile

Por casi un siglo, varios autores han analizado los patrones de distribución de la fauna y flora marina del Pacífico de Sudamérica y de la costa de Chile en particular, con el propósito de establecer el número de las unidades biogeográficas presentes. Si bien los patrones generales actuales son relativamente bien conocidos, la mayoría de los estudios se ha enfocado en las discontinuidades distribucionales y en propuestas de clasificación más que en los factores y procesos dinámicos que han formado las unidades espaciales identificadas. Aun en el caso de las clasificaciones, las conclusiones publicadas se basan principalmente en el análisis de uno o pocos grupos seleccionados, y presentan diferencias importantes en los criterios de selección de los grupos, el número de especies involucrado y la metodología usada. Por otra parte, las discrepancias entre estudios específicos tienden a obscurecer un fenómeno relevante y de mayor escala como es la dinámica de las biotas, uno de los aspectos biogeográficos menos conocidos en Chile. En tal contexto, este trabajo presenta una revisión de literatura sobre la biogeografía marina de Chile y sus aspectos asociados, con los siguientes objetivos: (a) resumir las características oceanográficas, climáticas y geomorfológicas de la costa continental de Chile; (b) discutir 27 clasificaciones biogeográficas publicadas para la costa chilena, analizando los criterios y procedimientos usados por los autores, sus conclusiones principales, y la concordancia entre los estudios; (c) evaluar los procesos dispersivos y vicariantes asociados a los desplazamientos y modificaciones de las biotas de la región, en función de los antecedentes disponibles sobre las condiciones existentes y los principales eventos ocurridos durante los períodos Terciario y Cuaternario; y (d) proponer un escenario de cambio biogeográfico basado en determinantes históricas y su influencia en la formación, carácter y dinámica de distribución de biotas en la costa chilena, con énfasis en la identificación y naturaleza biogeográfica de las principales unidades espaciales. A partir de la información anterior, se propone una hipótesis de clasificación biogeográfica al nivel de biotas, no necesariamente concordante con estudios previos al nivel de fauna o flora. Esta clasificación identifica tres unidades espaciales mayores: un área sur que incluye a una biota austral (Provincia Magallánica), un área norte que incluye una biota templada-cálida (Provincia Peruana), y un área Intermedia extensa (no transicional) que incluye componentes mixtos de biota sin carácter ni rango biogeográfico definido. Se discute además la diferente naturaleza de dos zonas transicionales situadas en los límites del área Intermedia, una transición de contacto hacia el norte y una transición inducida hacia el sur, que se habrían generado por migraciones de biota y eventos glacio-tectónicos respectivamente<br>For almost a century, a number of authors have analyzed the distribution patterns of the marine fauna and flora in the South American Pacific and particularly along the coast of Chile, with the purpose of determining the number of existing biogeographical units. Although the general, present day patterns are relatively well known, most studies have focused on distributional breaks and classification proposals rather than on the factors and dynamic processes that formed the identified spatial units. Even in the case of biogeographical classifications, published conclusions are based mainly on the analysis of one or few selected groups, exhibiting important differences in their criteria for selecting groups, the number of species involved, and their methodology. On the other hand, diverging conclusions among particular studies tend to obscure the more relevant, large-scale phenomenon of biota dynamics, one of the less known biogeographic aspects in Chile. Within that context, this paper presents a literature review on the marine biogeography of Chile and related subjects, with the following objectives: (a) to summarize the oceanographic, climatic and geomorphologic characteristics of the Chilean continental coast; (b) to discuss 27 biogeographic classifications published for the Chilean coast, analyzing both the procedures and criteria used by their authors, along with their main conclusions and agreements; (c) to assess the vicariant and dispersal processes associated with the displacement and modification of the regional biotas, regarding the available antecedentes on the prevailing conditions and main events during the Tertiary and Quaternary periods; and (d) to propose a scenario of biogeographic change based on historical determinants and their influence on the formation, character, and dynamics of biotas along the Chilean coast, emphasizing the identification and biogeographic nature of the main spatial units. From the preceding information, I propose a hypothesis of biogeographic classification for the level of biotas, not necessarily coincident with prior studies at lower levels such as flora or fauna. This classification identifies three major spatial units: a southern area which comprises an austral biota (Magellan Province), a northern area which comprises a warm-temperate biota (Peruvian Province), and a non transitional, Intermediate Area including mixed components of biota and exhibiting a poor biogeographic definition of both its character and hierarchical rank. I also discuss the different nature of two transitional zones located at the boundaries of the Intermediate Area, a southward induced transition and a northward contact transition, likely produced by the migration of biotas and glacial-tectonic events, respectivel

Diversidad, distribución y abundancia de especies en ensambles intermareales rocosos

Multiple sources of variation, including biogeographic processes, upwelling and El Niño, have differential effects on rocky intertidal communities over the north-central coast of Chile, and they could generate a high variability in diversity, particularly at a regional scale. In this context, species richness, dominance, evenness and composition were assessed in 17 sessile assemblages located between 18º and 34ºS, along with the abundance and distribution of their 68 constituent species, for determining their patterns of variation at different spatial scales. Different analyses showed, among other results, that: (a) excepting species composition, the spatial variation of all diversity attributes at the assemblage level was explained almost entirely (83-100%) by local factors; (b) the variation in species richness at the scale of the sampling unit (0.25 m2) explained more than 61% of the variance, reflecting an apparent pattern of saturation; (c) at a geographical scale, rarity in both distribution and abundance was the prevailing trait, and these two variables were positively correlated at all spatial scales; (d) common (core) species showed a low spatial variability in abundance and tended to be the same in all assemblages; and (e) taxonomic composition was the only attribute showing regional differences, related with a higher beta diversity and a higher level of rarity in northern Chile, which also appeared to be completely included within the Peruvian biogeographic Province. The results suggest that local and small-scale processes could be important determinants of diversity in these assemblages.Múltiples fuentes de variación incluyendo procesos biogeográficos, la surgencia y El Niño, afectan diferencialmente a las comunidades intermareales rocosas en Chile centro-norte, y podrían generar una alta variabilidad en sus patrones de diversidad, particularmente a escala regional. En este contexto se evaluó la riqueza, dominancia, uniformidad y composición de 17 ensambles sésiles ubicados entre los 18º y 34ºS, así como la abundancia y distribución de sus 68 especies constituyentes, para determinar sus patrones de variación en distintas escalas espaciales. Una serie de análisis mostró, entre otros resultados, que: (a) exceptuando la composición, la variación espacial de todos los atributos de diversidad a escala del ensamble fue explicada casi enteramente (83-100%) por factores locales; (b) la variación en riqueza específica a escala de la unidad muestral (0,25 m2) explicó más del 61% de la varianza, y reflejó un patrón aparente de saturación; (c) a escala geográfica, la rareza en distribución y abundancia fueron los rasgos predominantes, y ambas variables se correlacionaron positivamente en todas las escalas espaciales; (d) las especies más comunes mostraron una baja variabilidad espacial en abundancia y tendieron a ser las mismas en todos los ensambles; y (e) la composición taxonómica fue el único atributo que reveló diferencias regionales, asociadas a una mayor diversidad beta y mayor nivel de rareza en Chile norte, la cual además estaría incluida completamente en la Provincia biogeográfica Peruana. Los resultados sugieren que los procesos locales y de pequeña escala podrían ser determinantes importantes de la diversidad en los ensambles sésiles

Educación Científica y Evolutiva en Chile: Problemas Funcionales y Confictos entre Enseñar y Aprender Science and Evolution Education in Chile: Functional Problems and Conficts between Teaching and Learning

En Chile, la educación media (secundaria) y universitaria de pregrado, y la conexión entre ellas, son los puntos más sensibles de la educación científca en biología y evolución, que estuvo seriamente deprimida hacia fnes del siglo XX. No obstante, hoy enfrentamos un escenario de transición favorable donde convergen tres factores capaces de potenciar la alfabetización biológica en sentido amplio: un nuevo currículum secundario que incluye un fuerte componente biológico, con énfasis en evolución y ecología; una reactivación de la formación pedagógica a nivel universitario; y un desarrollo científco creciente en el área de biología evolutiva. Sin embargo, estos factores aún están conectados débilmente, y su mejor articulación podría contribuir a mejorar signifcativamente la retroalimentación entre los componentes del sistema educativo, y a resolver algunos confictos dialécticos entre enseñar y aprender que se generan en diferentes niveles jerárquicos del mismo sistema. El reforzamiento de la interdisciplinaridad entre biología y pedagogía en la formación de nuevos profesores sería un factor clave, ya que el profesor secundario parece ser la piedra angular del sistema educativo, además de jugar un rol crucial en la formación inicial de los futuros científcos.<br>In Chile, high school (secondary) and university undergraduate levels, and their connection, are the most sensitive points of science education in biology and evolution, which was seriously depressed at the end of the 20th century. Nonetheless, we face today a favourable transitional scenario where three converging factors are able to foster science literacy in a wide sense: a new high school curriculum including a strong biological component, with emphasis on evolution and ecology; a reactivation of university formation of secondary pedagogues; and a growing scientifc development in the feld of evolutionary biology. However, these factors are still weakly connected, and strengthening their articulation might improve signifcantly the feedback between all components of the Chilean educational system, helping to solve some dialectic conficts between teaching and learning that originate at different hierarchical levels of the same system. The reinforcement of interdisciplinarity between biology and pedagogy in the process of formation of new teachers would be a key factor, because the high school teacher turns to be the cornerstone of the educational system, in addition playing a crucial role in the initial formation of the future scientists