la ecología basica en los ecosistemas 2009 1

Escuela de Restauración Ecológica

La ecología básica en la Restauración de Los

ecosistemas.

Ecosistemas alterados y

transformados por:

Cultivos (intensivos)

Pastizales (pastoreo intensivo)

Plantaciones forestales

Minería a Cielo abierto

Centros urbanos (expansión urbana)

Construcciones rurales

Vías

Embalses

Por:

José Ignacio Barrera

Profesor – Investigador

Pontificia Universidad Javeriana


Mapa conceptual de la Escuela de Restauración Ecológica

Componente de reflexión teórica Componente de investigación

Enfoques para abordar la restauración

Entendimiento de problemas existentes en áreas disturbadas que generen soluciones para mejorar la calidad de vida

Campos de reflexión

Teoría de disturbio

Teoría sucesional y desarrollo

ecosistémico

Niveles de organización y

escalas

Tipo de disturbio

comportamiento disturbio

Origen del disturbio

Relación hombre-

naturaleza

Tipología desde donde se aborda la restauración

Invasión de exóticas

Incendios Industria

ExtractivaTala

Expansión agrícola

Expansión Urbana

Uso agropecuario

Validación de experiencias

Diseño de experimentos


Cantera localizada en la divisoria de aguas,

al norte de la ciudad .

¿Por qué

restaurar?.


¿Por qué

restaurar?.

Finca con fuertes problemas de erosión en

los alrededores de la laguna de Suesca.


¿Por qué

restaurar?.

Bosque de roble fragmentado en Arcabuco

Boyacá


¿Por qué

restaurar?.

Plantación de exóticas quemada en los

cerros orientales, al oriente de la cantera

Soratama.


¿Por qué

restaurar?.

Páramo degradado por uso agropecuario, con

cultivo de papa. Suesca – Cundinamarca.


¿Por qué

restaurar?.

Zonas de recarga afectadas por uso

agropecuario. Municipio de Guachetá


¿Por qué

restaurar?.

Áreas afectadas por

especies invasoras en

Cerros Orientales de

Bogotá.


Porqué restaurar Sistemas dañados?

1.Condiciones optimas, 2. Condiciones Adversas, condiciones muy

adversas. El tiempo, los vienes y servicios ambientales.

1

2

Tiempo

Fu

nc

ión

y e

str

uctu

ra

D

3


Entre las tensiones y los disturbios

T D

T

D

D

Tiempo

Función y

estructura

Min.

Máx.

Barrera & Valdes 2007


¿Porqué la Ecología básica y de la restauración es

una herramienta para la Restauración Ecológica?.

1. Brinda los Conceptos

A. Niveles jerárquicos de organización:

(Población, comunidad, ecosistema, paisaje).

B. Escala: a)Temporal; tiempo geológico, ciclo de

vida de las especies. b) Espacial: Hábitat y

distribución de las especies, distribución de las

comunidades (vertical y horizontalmente), Tamaño

de los ecosistemas, tamaño de los paisajes.

C. Componentes o elementos de los

ecosistemas: Bióticos y abióticos


Ejemplos de poblaciones

Ganado cebú

Especies de garzas:

Eudocymus ruber,

Egretta thula,

Ardea cocoi,

Mesembrinibis

cayennensis

Población humana


Ejemplo de

comunidad


Ejemplo de un

ecosistema


Ejemplo de

un paisaje



D. Estructura: Organización de las especies,

comunidades, ecosistemas, paisajes. Propiedades

emergentes. (Patrones de distribución).

E. Función. Función de las especies (Grupos

funcionales), comunidades, ecosistema, paisaje.

F. Interacciones: Facilitación (simbiosis: Hongo -

alga), inhibición (herbivoría, depredación,

parasitismo) y tolerancia (mutualismo: hepífitas).

Interacciones Intra e interespecíficas, interacciones

entre comunidades, ecosistemas y paisajes.



G. Procesos de Desarrollo de las poblaciones,

comunidades, ecosistemas y paisajes. Teorías

sucesionales, ensamblaje de las comunidades,

Edafogenesis (Formación del suelo).

2. Brinda los modelos

A. Modelos Teóricos (matemáticos).

B. Modelos empíricos (Diseño de experimentos)


Funciones de la vegetación

1. Fotosíntesis: producción carbohidratos por

fijación de CO², O², transformación de

energía lumínica en química.

2. Respiración: Producción de CO₂

3. Regulación climática: Disminuye la fuerza

del viento, regula la entrada de luz al suelo.

4. Regulación hídrica: Regula fuerza del agua

que cae de las nubes y el agua que entra al

suelo.

5. Hábitat para las especies de fauna:

Insectos, aves, mamíferos, reptiles.

6. Regulación del ciclo de nutrientes: C, P, K,

N, O₂.


Funciones de la fauna

1. Respiración: Producción de

CO₂, consumo de O₂.

2. Regulación del ciclo de

nutrientes.

3. Transformadores de M.O.

4. Dispersores de semillas.

5. Polinizadores.

6. Descomponedores de M.O.

7. Predadores

8. Fabricantes de suelo:

fragmentan y mezclan la M.O.

Redes tróficas


Funciones del suelo

1. Sirve de soporte a la

vegetación y la fauna terrestre.

2. Sirve de hábitat a la fauna

edáfica y organismos del

suelo.

3. Sirve de medio para la

descomposición y

transformación de la materia

orgánica.

4. Contribuye en la regulación del

ciclo hidrológico.

5. Sirve como sitio de

almacenamiento de M.O.

6. Sirve como centro de

redistribución de nutrientes.


1. La Función de las especies en los

ecosistemas.

2. Hipervolumen de n dimensiones

3. la sucesión y el llenado de nichos

(EL Nicho vacante o vacío).

El Concepto de Nicho(entre Elton y Hutchison)

Tiempo

Fu

nció

n y

estr

uctu

ra¿Cuándo se llenan

todos los nichos?


El Concepto de

Nicho(entre Elton y Hutchison)

Para expresar todas las relaciones

de los individuos y poblaciones a

todos los aspectos de su ambiente.

Así como su papel dentro de las

comunidades .

Un nicho representa un rango de

condiciones y calidad del recurso

dentro de los cuales un individuo o

especie puede sobrevivir y

reproducirse.

El nicho puede ser descrito como

algo n dimensional.

El nicho de cada una de las

especies ocupan parte del volumen

n-dimensional que representa el

espacio total del recurso, o nicho

espacio, disponible para la

comunidad.


Es el lugar donde una especie puede desarrollarse

y desarrollar sus actividades sin ningún tipo de

restricción.

El Concepto de Hábitat

Las especies generalistas y las especialistas

Espacio

Ca

lida

d d

el h

áb

ita

t


Qué es un

ecosistema?

Espacio

y

Tiempo

Abióticos

Bióticos

Interacciones


Componentes del

ecosistema

Elementos

Abióticos

Fuente de energía

Oxígeno (O2)

Dióxido de carbono (CO2)

Nitrógeno (N2)

Carbono Orgánico (CO)

Agua (H2O)

Fósforo (P)

Potacio (K)

Sodio (Na)

Magnesio (Mg)

Manganeso (Mn)

Hierro (Fe)

Calcio (Ca)

Aire, agua, suelo


Componentes del

ecosistema

Elementos

Bióticos

ProductoresAlgas

Líquenes

Hepáticas

Musgos

Helechos

Gimnoespermas

Angioespermas

Consumidores

Fauna

Invertebrados

Vertebrados

Hongos


Vegetación: su organización

espacialRasante, herbácea, arbustiva y arbórea

Compartimentos o

depósitos


Fauna:su organización espacial

Invertebrados

(acuático, suelo, vegetación, fauna)

Vertebrados

(Peces, anfibios, réptiles, aves y

mamíferos)

Compartimentos o

depósitos


Componentes del ecosistema

Compartimentos

o

depósitos

SueloSe organiza en capas

u horizontes



Componentes

del suelo

M, MINERAL

M.ORGÁNICA

AIRE

AGUA

Composición volumétrica aproximada : 45, 5,

25 y 25 %, respectivamente.



TEXTURA DEL SUELO

•Partículas de muy diferente tamaño

Grava > arena > limo > arcilla

Diferencias en valor límite para definir cada clase

ESCALAS GRANULOMÉTRICAS



ESTRUCTURA

PERFIL DEL SUELO:

Corte vertical del terreno

Diferencias entre regiones

HORIZONTES

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Soil_profile.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Estructura-suelo.jpg



Componente biótico del suelo

• MACROFAUNA:

Vertebrados: Ratones, conejos

Artrópodos: Hormigas, termitas,

cucarrones

Anélidos: Gusanos

Moluscos: Caracoles



Componente Biótico

MESOFAUNA:

Detritívoros

* Artrópodos: Collembola

* Anélidos

Predadores

* Artrópodos: Protura

MICROFAUNA:

Detritívoros, predadores, fungivoros, bacterivoros

• Nemátodos, Rotifera (Ositos de agua), Protozoa

(Amoeba)



Compartimentos de los ecosistemas?

M.O.

NUTRIENTES

FUENTE DE

ENERGIACONSUMIDORESPRODUCTORES

Fuente: Odum 1969

Productores: Fotosíntesis

Consumidores: Respiración

Descomponedores: Respiración

Almacenamiento y redistribución de nutriente

Lugo & Morris 1981


Niveles de organización importantes para abordar la

restauración Ecológica

Población

Conjunto de organismos de la

misma especie que

comparten un espacio y un

tiempo e interactúan entre si

(Begón et al., 1999).




Atributos de las Poblaciones

• Tienen un tamaño

•Tienen una estructura(cohortes, tablas de vida)

Número de hembras

Número de machos

Número de adultos (maduros)

Número de juveniles (inmaduros)

•Tasa reproductiva

•Tipo de reproducción

•Tasa de mortalidad

•Tasa de natalidad

•Tasa de crecimiento

•Tasa de migración

•Tasa de inmigración

•Variabilidad genotípica

•Tasa de fecundidad

•Variabilidad fenotípica

http://www.lfo.fr/templecp.JPG




• CRECIMIENTO EXPONENCIAL

Animales tienden a producir más descendencia de la que puede sobrevivir (Maltus 1798, Darwin 1859)

Población con crecimiento potencialmente infinito

Crecimiento limitado por fisiología reproductiva

Poblaciones pequeñas introducidas en nuevos ambientes

dN/dt=rN

r= Tasa de crecimiento (constante); N= Tamaño poblacional




t = tiempo en meses

• Cambio de ƒ(N) por unidad de t

t2t1

N = Tamaño

poblacional

o número de individuos

N = Noert

Tamaño poblacional

aumenta con el tiempo

dN----- = rtN

dtN2

N1

Nn

N0




• Modelo que se utiliza para explicar la dinámica poblacional

de una especie es el de crecimiento sigmoide (logístico).

dN/dt = rN (1-N/K)

SIGNIFICADO BIOLÓGICO??

r= Tasa intrínseca decrecimiento poblacional

N= Tamaño poblacional

K= Capacidad de carga del área




Tiempo

Ab

un

da

nc

ia

r ?

N ?

K ?




• UTILIDADES DE ECUACIÓN LOGÍSTICA

Útil para ilustrar principios generales (crecimiento poblacional)

Efectos teóricos de la capacidad de carga (freno a la expansión

poblacional)

Comparaciones de la tasa de crecimiento de la población bajo

manejo (primera porción de la curva)

Si el crecimiento esta cerca de la tasa de crecimiento para las

primeras fases (el manejo que se hace es muy limitado)




• FACTORES QUE INCIDEN EN EL ESTADO DE LA POBLACIÓN

(denso – dependientes y denso-independientes) Y

CAPACIDAD DE CARGA

1. Factores denso-dependientes (mortalidad-natalidad)

Producción de alimento, depredación, enfermedad,

comportamiento territorial

(centro de la distribución geográfica)

2. Factores denso independientes como frio, lluvia,

inundaciones

(fronteras del rango de distribución)




• CAPACIDAD DE CARGA (K)

Es el máximo número de animales o plantas de cualquier

especie, o cualquier comunidad que el ambiente puede

soportar .

En el modelo logístico y frecuentemente en las situaciones

reales, los animales en general, y sus hábitats están en pobre

condición en el punto de capacidad de carga.




A mayor densidad N, r disminuye hasta llegar al valor 0,

cuando N = K


Otros niveles de organización importantes

para abordar la restauración Ecológica

Por qué son mas

abundantes unas especies

que otras ?

Por qué las poblaciones

fluctúan en número?


Otros niveles de organización importantes para

abordar la restauración Ecológica

Comunidad

Conjunto de poblaciones de

especies diferentes que

comparten un espacio y un

tiempo e interactúan entre

si (Begón et al., 1999).




Ensamblaje: Grupo de especies filogenéticamente emparentado

dentro de la comunidad (Fauth et al., 1996)

Gremio trófico: Grupos de especies que presentan similaridad en

su dieta, estrategia de forrajeo y estrato de forrajeo (Root 1967; Fauth

et al., 1996).

Diglossopis cyanea Lesbia nuna Ochthoeca fumicolor




(Begon et al., 1999)

1. Riqueza de especies

2. Riqueza de grupos funcionales

3. Estructura vertical

4. Estructura horizontal

5. Estructura trófica

6. Tipos de Interacciones

8. Estado sucesional

Tam

año

Espacio

Atributos de las comunidades




– Genes

– Poblaciones y Especies

– Comunidades y Ecosistemas

– Paisajes

•La biodiversidad o diversidadbiológica es entendida como ladiversidad en un lugar y en untiempo a nivel de:

Atributos de la biodiversidad

Noss 1990




(Whittaker, 1972)

MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD DE ESPECIES

La diversidad alfa es la riqueza de especies de una comunidad

particular a la que consideramos homogénea.

La diversidad beta es el grado de cambio o reemplazo en la

composición de especies entre diferentes comunidades en un

paisaje.

La diversidad gamma es la riqueza de especies del conjunto de

comunidades que integran un paisaje, resultante tanto de las

diversidades alfa como de las diversidades beta.


Claudia E. Moreno 2001

Índices para medir la

diversidad alfa



Índices para medir la

diversidad Beta



Índices para medir la diversidad Gama




Paisaje

Conjunto de Unidades de paisaje

o de ecosistemas Localizados en

un área y que interactúan entre

sí.

Todo lo que se puede observar a

vista o golpe de ojo (Formán y

Godrón 1986; Formán 1995,

Turner 1998).




Paisaje: Unidades de Cobertura


La escala como una herramienta importante para

abordar la restauración Ecológica1. El espacio: Desde la microescala

hasta la macroescala


Efecto del calentamiento del sol sobre la tierra

El clima y su incidencia sobre la distribución de

las especies


Calor y humedad del aire aumenta en los trópicos


Distribución de las zonas más húmedas y más

secas en el planeta.


Movimiento de las corrientes oceánicas


Las corrientes frías favorecen la

abundancia de peces


La topografía y las condiciones edáficas producen

variaciones locales


Formas de vida de Raunkiaer


Esquema de clasificación de las comunidades de plantas


Grandes biomas del mundo


Bioma de desierto subtropical: desierto de Sonora

la ecología basica en los ecosistemas 2009 1

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