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BIOLOGÍA EXPERIMENTAL APLICADA Principios, métodos y técnicas para el estudio de organismos y sistemas (Análisis de datos en biología) Curso 2011-2012 Se trata de una asignatura troncal de segundo ciclo impartida por profesores de los tres departamentos de Organismos y Sistemas de la Facultad de Biología de la UCM: Zoología y Antropología Física, Biología Vegetal y Ecología.
Proporcionar al estudiante un conocimiento operativo, integrado e interdisciplinar sobre el método y las técnicas más utilizadas en la denominada Biología de Organismos y Sistemas para el estudio, interpretación y explicación de la variabilidad de la vida sobre la Tierra. Es decir, la existencia de diferentes tipos de seres vivos y sus cambios a lo largo del tiempo y según diferentes ambientes. Esa variabilidad se manifiesta a diferentes niveles de referencia: especies, poblaciones, comunidades y ecosistemas. Contenido Es una asignatura teórico-práctica en la que se desarrollan estudios basados en la aplicación del método comparado, y el diseño y realización de estudios observacionales. Se estudian las condiciones de aplicación de estos métodos no manipulativos, sus parecidos y diferencias, y las técnicas numéricas más adecuadas para estudiar los aspectos de la vida relacionados con la expresión de su variabilidad. El origen de esa variabilidad es doble: la evolución biológica genera diferentes formas de vida que se adaptan a las diferentes características del ambiente que, a su vez, son modificadas por la actividad los seres vivos. Se configura así un proceso en el que las características de los sistemas vivos en un momento dado responden, en mayor o menor medida, a su historia y relaciones filogenéticas, y a su adaptación al ambiente actual. Los métodos y las técnicas empleadas permiten discernir entre ambas fuentes de variabilidad. Particularmente, cómo reconocerla y explicarla a diferentes niveles de detalle: filogenético, adaptativo y ecosistémico. Organización Sesiones teórico-prácticas de dos horas de duración, cuatro días por semana, durante el primer cuatrimestre. Se utilizan programas y bases de datos filogenéticas disponibles en Internet. También se realizan prácticas de campo en las que se recogen datos para su estudio en gabinete. Las actividades programadas incluyen además la redacción y presentación de informes sobre los contenidos desarrollados y las técnicas ensayadas, y la lectura y comentario de artículos científicos seleccionados. Criterios de evaluación Para aprobar la asignatura hay que superar un examen. Como complemento a la calificación final se valoran también los informes presentados por el alumno. Profesores
Introducción. 1. Introducción. La diversidad biológica: Perspectiva general. Biología Funcional y Biología Sistemática, Histórica, de la Diversidad o Evolutiva: materias de estudio, Métodos y Técnicas. Tareas de la Biología Sistemática. A.- Especies.2. El Origen de la Vida: Perspectiva general. Mundo RNA. La Evolución Biológica en el origen de la Diversidad. Teorías Evolutivas. La Variación: Fuentes de variación. Modos de Evolución. 3. Métodos y Técnicas para el análisis de la Diversidad de Especies. El método Comparativo. Tipos de caracteres. Caracteres moleculares. Elección de los caracteres. Bases de datos. 4. Homología y Analogía. Cantidad y Calidad de Semejanza. Determinación de caracteres homólogos. Procedimientos para la reconstrucción de la Filogenia: Escuelas Sistemáticas: La Escuela Evolutiva. 5. Escuela de la Taxonomía Numérica: Conceptos y Procedimientos. Análisis de Distancias.
6. Escuela Cladista: Conceptos y procedimientos. Análisis Cladístico
con Criterio de Parsimonia: Método de Wagner y parsimonia para Proteínas.
Interpretación de Cladogramas. 7. El Método Comparado aplicado al estudio de la Adaptación. 8. El problema de la pseudorreplicación en estudios experimentales y comparados. 9. El Método de Ridley. Reconstrucción de estados ancestrales. [Presentación ppt] 10. Selección de hábitat. Primera aproximación: comparación entre espacio utilizado y disponible. 11. Selección de hábitat. Segunda aproximación: covariación de abundancia y factores ambientales. 12. Organización espacial de comunidades. C.- Ecosistemas.13. Planteamiento del problema: búsqueda de relaciones, variabilidad. 14. Método general de trabajo. Muestreo, análisis de relaciones, conclusiones. 15. Técnicas de muestreo: localización de las observaciones, medida de las variables, tipos de variables, unidades de muestreo y de análisis. 16. Los métodos de ordenación en tipificación: fundamentos conceptuales (asociaciones, correlaciones, distancias, gradientes). Ejemplo: Componentes principales. 17. Interpretación ecológica de una ordenación. 18. Los métodos de clasificación: fundamentos conceptuales (asociaciones, mosaicos). Ejemplo: clasificación aglomerativa UPGMA basada en distancias euclídeas. 19. Interpretación ecológica de una clasificación. 20. La diversidad ecológica: definición, componentes y formas de cálculo. Espectros de diversidad. 21. Interpretación ecológica de los espectros de diversidad.
Brown, J. H. 1995.
Macroecology. The University of Chicago. Especies Brooks, D. R., & D. A. Mc Lennan. 1991. Phylogeny, ecology, and behavior. The University of Chicago Press, Chicago. Díaz, J. A. 2002-03. El método comparativo en Biología Evolutiva. Etologuía 19-20: 37-82. [PDF] Garland, T., Jr., Dickerman, A. W., Janis, C. M., y Jones, J. A. 1993. Phylogenetic analysis of covariance by computer simulation. Syst. Biol. 42: 265-292.
Harvey, P. H., & M. D. Pagel.
1991. The comparative method in evolutionary biology. Oxford University
Press, Oxford.
Llorente Bousquets, J. 1990. La
búsqueda del método natural. Fondo de Cultura Económica. México.
Poblaciones y comunidades Puede ser útil consultar el guión de apoyo a la docencia de la Unidad Docente de Vertebrados Carrascal, L.M. y Tellería, J.L. 1985. Estudio multidimensional del uso del espacio en un grupo de aves insectivoras forestales durante el invierno. Ardeola 32: 95-113.
Díaz, J. A. y Carrascal, L. M.
1991. Regional distribution of a Mediterranean lizard: influence of habitat
cues and prey abundance. Journal of Biogeography 18: 291-297. [PDF]
Ecosistemas
Jongman, R.G.H., Braak, C.J.F. & van Tongeren, F.R. (de). 1987. Data
analysis in community and landscape ecology. Pudoc Wageningen.
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Objetivo