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ECOLOGIA
Algunas definiciones…..
Haeckel 1869
La ecología estudia la relación entre los animales y el medio
orgánico e inorgánico
Elton 1927
La Historia Natural Científica
Andrewartha 1961
Estudio científico de la abundancia y la distribución de los
organismos
Odum 1963
El estudio de la estructura y el funcionamiento de la naturaleza
Krebs 1978
El estudio de las interacciones que regulan la abundancia y la
distribución de los organismos
Pianka 1982
El estudio de las relaciones entre organismos y la totalidad de
factores físicos y bióticos que los afectan o que están influidos
por ellos
Economía
Derecho
Sociología
Medicina
Ciencias políticas
Genética
Evolución
Historia Natural
Geografía
Silvicultura
Agricultura
ECOLOGIA
Fisiología
Etología
La ecología es una disciplina muy reciente, siglo 20, en particular a partir
de los años 60´s.
Primeros libros de texto en ecología en los años 20´s
En 1930 se unen la Ecología Animal (autoecología) y la Ecología Vegetal
(sinecología)
Porqué una relación es así? Y no de otra forma
Lo que se necesita es descubrir patrones generales y que puedan extenderse a:
diferentes especies
diferentes niveles tróficos
diferentes escalas espaciales
diferentes escalas temporales
DESCRIPTIVA
PREDICTIVA
Modelos:
Conceptuales
Formales
Ningún modelo en ecología puede captar la complejidad de la naturaleza
DESCRIPTIVA
PREDICTIVA
MOMENTOS IMPORTANTES
Modelos Lotka-Volterra (1927)
Modelos de Competencia. Gausse (1934); David Lack y Robert Mac Arthur (1960´s)
Modelos de Metapoblaciones (Levins 1965)
Modelos de Sucesión Vegetal. Cole, Clements, Gleason (1920-30)
Modelos de Biogeografía de Islas (Mac Arthur & Wilson 1968)
Modelos de recambio de energía (Hensen 1920, Odum, Margalef 1960’s)
Modelos distribución especies. SIG
Generalmente la respuesta en ecología es…. “depende”
Niveles ecológicos
Organismo Población
Comunidad
Ecosistema
VARIACIONES
TEMPORALES
Cambios sin precedente en la estructura
y funcionamiento de los ecosistemas
Una mayor superficie fue convertida a tierras de cultivo entre
1950 y 1980 que en el periodo 1700-1850.
En el 2000 la superficie cultivada es el 25% del planeta
Las actividades humanas han
incrementado las tasas de
extinción de especies al
menos 1000 veces por
encima de las tasas
históricas en el planeta
10–30% de los mamíferos,
aves y anfibios estan
actualmente en peligro de
extinción
La capacidad de los ecosistemas para amortiguar eventos
extremos ha sido reducida debido a la pérdida de
humedales, bosques, manglares
La ocupación, por grupos humanos, de regiones
expuestas a eventos extremos es un fenómeno en
aumento
Bienestar
humano
Conservación de
la biodiversidad
DESARROLLO
SUSTENTABLE
Crecimiento
económico
ECOFISIOLOGÍA
Individuo
¿Cómo el ambiente afecta el desempeño de los individuos?
Ambiente: abiótico – biótico
¿Cómo cambian esos efectos en el espacio?
¿Cómo cambian esos efectos en el tiempo? Ecológico-Evolutivo
¿Cómo esta información puede explicar patrones que se observan
en otros niveles de organización?
Condición versus Recurso
CONDICION: Factor ambiental abiótico que varía en
tiempo y en espacio
RECURSO: Todo aquello que es consumido por los
organismos. Una cantidad que puede ser
reducida por la actividad del organismo.
Tillman (1982)
El principio de los
límites de tolerancia
¿Qué es más importante el valor promedio o los valores extremos?
Nicho Ecológico
Espacio de N dimensiones en el que se desarrolla
una población viable (Hutchinson 1957).
Descripción multidimensional, a nivel de especie,
de los recursos que utiliza, el espacio que ocupa y
sus tolerancias ambientales.
Nicho fundamental = Óptimo fisiológico
Nicho real = Óptimo ecológico
¿Cómo se mide? ¿Hay nichos vacíos?
Hábitat
NICHO DE
REGENERACIÓN
EXCLUSIÓN COMPETITIVA
GAUSS 1934
Tillman,1981
MATRIZ DE
SOLAPAMIENTO
DE NICHO
Pianka, 1974
Ojk = (Σ Pij* Pik)
(Σ Pij2 * Σ Pik2)1/2
0 < Ojk < 1
Pa
Pj
Pm
Pa
Pj
Pm
Pp
1.0
0.29
0.29
0.47
1.0
0.79
0.86
1.0
0.74
ECOLOGÍA DE POBLACIONES
¿QUÉ ES UNA POBLACIÓN?
Individuos de una misma especie
PROPIEDADES EMERGENTES
Proporción de sexos
Estructura de edades o tamaños
Tasa de mortalidad, fecundidad
Tasa de crecimiento
Estructura genética
Estructura demográfica
Estructura espacial
P r. d e extin ció n
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Tamaño poblacional
Tamaño poblacional viable mínimo = Número de individuos necesarios para
asegurar una probabilidad de persistencia
del 95%.
PERSISTENCIA
•
•
•
•
•
Variación demográfica
Variación temporal
Variación espacial
Variación genética ¿Cuál es el tamaño mínimo de una
población?
Variación individual
Genética 50/500
Endogamia/Heterocigosis
Pero… en poblaciones pequeñas las
variaciones en tasas de mortalidad
Fecundidad, natalidad son muy
importantes
ESTRUCTURA ESPACIAL
ESTRUCTURA DE EDADES O TAMAÑOS
Variación espacial de la estructura poblacional
DINÁMICA
POBLACIONAL
TABLAS DE VIDA
Cohorte (dinámicas, anuales)
Estáticas (perennes)
Lx = ax/ao; dx= lx - lx+1; qx = dx/lx; mx = Fx/ax; kx; dx y kx se pueden sumar. Qx, no.
Ro = tasa reproductiva básica. Ro = Σ lx.mx
DIAGRAMA DEL CICLO DE VIDA
DE Thrinax radiata
0.869
58
Adulto 1
0.182
19
0.130
0.875
0.894
16
0.105
Adulto 2
Adulto 3
0.817
11
Juvenil 4
1157
0.001
25
Semillas
0.998
2145
4168
por
individuo
Juvenil 3
0.034
88
180,618
Semillas totales
0.965
Juvenil 2
0.004
478
0.10
0.977
Germinación
18,618
Juvenil 1
0.001
0.15
13
0.845
Infantil 2
67
2813
0.791
0.015
Plántula
0.089
Infantil 1
0.467
F e c u n d i d a d
460
310
236
20
...........................
470
320
216
0
P
=
e
r
Decremento
m
a
Crecimiento
Nt
n
X
e
n
c
ia
450
330
226
130
20
N1
No
1 .2
1
Nt/Nto
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
0
0
10
20
TIEM P O ( a ñ o s )
30
Tabla 3
Ejido
Valores de la tasa de crecimiento poblacional en las poblaciones estudiadas
Tasa de crecimiento poblacional (λ)
Intervalo de confanza (95%)
Solferino
1.010
1.035 - 0.985
Kantunilkin
1.003
1.024 - 0.983
Chiquilá-San Angel
0.999
1.005 - 0.984
REGULACIÓN POBLACIONAL
Denso-dependencia
METAPOBLACIONES
Ecología del paisaje
Conservación (ANP)
Ecología de Comunidades I: Estructura,
composición e interacciones bióticas
1. Definiciones y conceptos bá
básicos
2. Estructura
A.
B.
C.
Vertical:
Vertical: perfil de follaje y de vegetació
vegetación
Horizontal:
Horizontal: patrones de distribució
distribución espacial
Cuantitativa:
Cuantitativa: abundancia, densidad, frecuencia, cobertura, área
basal, biomasa, densidad y riqueza de especies, diversidad
3. Composició
Composición
4. Interacciones bió
bióticas (IB)
A.
B.
C.
D.
Competencia y nicho ecoló
ecológico
Relaciones consumidorconsumidor-recurso y especies clave
Facilitació
Facilitación y mutualismo
Importancia de las IB: control bioló
biológico
5. Bibliografí
Bibliografía
1. Definición y conceptos básicos
¾
¾
¾
¾
Comunidad bioló
biológica:
gica: conjunto de poblaciones de
diferentes especies que coexisten en espacio y tiempo
(e interactú
interactúan entre sí
sí y con su ambiente)
Abarca diferentes escalas espaciales (cm2 a miles de
km2) y temporales (horas a siglos)
Propiedades colectivas:
colectivas: biomasa, densidad, área basal
(compartidas),
(compartidas), riqueza de especies (propia)
Propiedades emergentes (propias): estabilidad,
resiliencia, reglas de ensamblaje
2. Estructura A. Vertical
Distribución (perfil) de follaje
Perfil de vegetación
Barbour, MG, Burk, JH & Pitts, WD. 1987.
Terrestrial plant ecology. 2nd Ed.
Benjamin/Cummings Publishing, CA, USA
B. Estructura horizontal: patrones de distribución
C) Estructura cuantitativa
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Abundancia:
Abundancia: nú
número de individuos muestreados
Densidad:
Densidad: nú
número de individuos por unidad de área
Frecuencia:
Frecuencia: proporció
proporción de unidades de muestreo (UM) en
que está
está presente una especie
Cobertura:
Cobertura: área proyectada de la copa (categorí
(categorías de %)
Área basal:
basal: sumatoria del área de cada tronco, estimada
a partir del diá
:1.3 m)
diámetro a altura de referencia (dap
(dap:1.3
Biomasa:
Biomasa: peso seco de todas las plantas (parte aé
aérea);
medida directamente o a partir de relaciones alomé
alométricas
(relació
ó
n
entre
el
diá
á
metro,
la
altura
y
la
biomasa)
(relaci
di
Densidad, riqueza y diversidad de especies
¾
¾
¾
¾
¾
Densidad de especies:
especies: No. de spp en el área muestreada
Riqueza observada:
observada: A) nú
número total de spp;
spp; B) No. de
spp estandarizado para un mismo nú
número comparable de
individuos
Riqueza estimada:
estimada: estimació
estimación de la riqueza de especies:
a partir de curvas de acumulació
acumulación/rarefacció
n/rarefacción (así
asíntota)
ntota)
Diversidad de especies:
especies: incluye la riqueza de especies y
la equidad:
equidad: medida de homogeneidad en la abundancia
relativa de las spp (opuesto de dominancia)
dominancia)
Índices de diversidad (Shannon,
Shannon, Simpson,
Simpson, etc.) vs.
curvas de dominanciadiversidad
(representació
dominancia
(representación grá
gráfica)
Riqueza: curvas de acumulación/rarefacción
Gotelli, N.J. y Colwell,
R.K. 2001. Quantifying
biodiversity: procedures
and pitfalls in the
measurement and
comparison of species
richness. Ecology
Letters 4: 379-391.
Riqueza vs. densidad
de especies:
rarefacción por
muestras vs.
individuos
Gotelli, N.J. y Colwell, R.K. 2001.
Quantifying biodiversity: procedures and
pitfalls in the measurement and
comparison of species richness.
Ecology Letters 4: 379-391.
Riqueza vs.
densidad de
especies:
rarefacción
por muestras
vs. individuos
Gotelli, N.J. y Colwell, R.K. 2001.
Quantifying biodiversity: procedures
and pitfalls in the measurement and
comparison of species richness.
Ecology Letters 4: 379-391.
Indices de diversidad y equidad de especies
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
¾
¾
¾
¾
Índice de diversidad de Simpson:
Simpson: D = 1/∑
1/∑pi2 ; 1 - ∑pi2
Índice de diversidad de Shannon:
Shannon: H’
H’ = -∑pi ln pi ; eH’
Índice de equidad de Shannon:
Shannon: J’
J’= H’
H’/ ln S
Índice de equidad de Simpson: E = D / S
z
pi: abundancia proporcional de la esp. i; S: nú
número total de esp
Curvas de dominancia-diversidad
Molles Jr. M.C. 2002. Ecology Concepts and Applications 2da. Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY, EUA.
¾
¾
Representació
Representación grá
gráfica de la diversidad: abundancia
relativa de esp. en orden decreciente (escala semisemi-log).
log).
Permiten evaluar tanto riqueza como equidad y mostrar
la composició
composición
Escalas de diversidad: alpha, beta, gamma
Magurran,
Magurran, A. E. 2004. Measuring biological diversity.
diversity. Blackwell,
Blackwell, MA, EUA.
Composición
¾
¾
¾
Puede explorarse a varios niveles:
niveles: grupos de organismos
(plantas, insectos), niveles taxonó
taxonómicos (especies,
géneros), formas de crecimiento (hierbas, árboles)
La composició
composición de especies suele representarse a travé
través
del valor de importancia relativo (VIR):
VIR):
Combina varios pará
parámetros (suma o promedio de):
z abundancia relativa:
relativa: # Indivs.
Indivs. sp x / # total de indivs.
indivs.
z frecuencia relativa:
relativa: proporció
proporción de UM en que está
está sp x
/ suma de proporciones de UM de todas las spp
z dominancia (cobertura(cobertura-área basalbasal-biomasa) relativa:
relativa:
cobcob-ABAB-biomasa sp x / cobcob-ABAB-biomasa todas las spp
Valor de importancia relativo
Guariguata,
Guariguata, M.R., Chazdon,
Chazdon, R.L., Denslow,
Denslow, J.S., Dupuy,
Dupuy,
J.M., Anderson, L. 1997. Structure and floristics o secondary
and oldold-growth forest stands in lowland Costa Rica. Plant
Ecology 132: 107107-120
4. Interacciones bióticas (IB)
¾
Las IB son un componente esencial para entender la
estructura, composició
composición y diná
dinámica de una comunidad
¾
Otras disciplinas tambié
también las estudian: casi todas las
áreas de ecologí
ecología, evolució
evolución, sistemá
sistemática
¾
Para facilitar su estudio, las IB se han agrupado en
categorí
categorías,
as, segú
según el efecto poblacional de/sobre cada
par de especies (OJO:
OJO: existen interacciones mú
múltiples)
ltiples)
Tipos de interacciones bióticas
Efecto sobre:
Sp A
Sp B
Tipo de interacció
interacción
-
-
Competencia (inhibició
(inhibición)
-
0
Amensalismo (competencia, inhibició
inhibición)
+
-
Relaciones consumidorconsumidor-recurso (R CC-R):
depredació
herbivoría, parasitismo, etc.
depredación, herbivorí
+
0
Comensalismo (R CC-R, facilitació
facilitación)
+
+
Mutualismo (facilitació
facilitación)
4. A. Competencia
¾
Interacció
Interacción mutuamente negativa entre 2 o + individuos/
especies del mismo nivel tró
trófico
¾
Produce una reducció
reducción en la abundancia y/o adecuació
adecuación
(tamañ
(tamaño, crecimiento, supervivencia, fecundidad) de las
spp involucradas
Tipos de competencia
A. Intraespecí
Intraespecífica (dentro de una misma sp)
sp) vs.
vs.
interespecí
interespecífica (entre spp).
spp). Generalmente, ambas ocurren
simultá
simultáneamente
B. Competencia directa o de interferencia:
interferencia: confrontació
confrontación
directa (territorio, recursos, etc.), inhibidores quí
químicos vs.
vs.
indirecta o de explotació
explotación: el consumo/uso de recursos
limita su disponibilidad para los competidores.
C. Algunas interacciones competitivas no encajan en estas
categorí
categorías; e.g.
e.g. competencia por espacio o de
adquisició
adquisición y exclusió
exclusión (“preemptive competition”
competition”).
Competencia en plantas
¾
¾
¾
La indirecta (de explotació
explotación) es la más comú
común, pero
tambié
también hay directa (alelopatí
alelopatía Fig. 19.15 Ricklefs)
Ricklefs) y por
espacio.
espacio.
La competencia indirecta es solo por recursos limitantes
comunes:
comunes: al reducir su disponibilidad, se reduce el
desempeñ
desempeño de los competidores
¿Cómo estudiar la competencia?
Alelopatía
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
¿Cómo estudiar la competencia?
¾
Observaciones directas:
directas: ideal para competencia directa
(por territorio, recursos, parejas) entre organismos mó
móviles
¾
Inferencias:
Inferencias: a partir de marcas en organismos mó
móviles o de
patrones de distribució
(in))directa)
directa)
distribución espacial (competencia (in
entre seres sésiles (dudoso deducir procesos de patrones)
patrones)
¾
Experimentos:
Experimentos: mayor control y capacidad de inferencia
(tratamientos vs. control o testigo)
Experimentos de laboratorio: Gause 1934
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The
Economy of Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman and
Company,
Company, NY, EUA.
Principio de exclusión competitiva (PEP)
¾
¾
2 especies que compiten por un mismo recurso limitante
no pueden coexistir indefinidamente
Teorí
Teoría de competencia por recursos limitantes de Tilman
(1982): competidor superior:
más
superior: puede subsistir al nivel má
bajo del recurso limitante (Figs.
Figs. 10 y 11 Tilman)
Tilman)
¾
Los individuos/spp
individuos/spp suelen estar limitados por varios
recursos cuyos efectos interactú
interactúan (Figs
(Figs.. 19.4 y 19.5
Ricklefs)
Ricklefs)
¾
¿Qué
Qué se requiere para que 2 o + ssp puedan coexistir?
coexistir?
Competencia por un recurso limitante
Tilman,
Tilman, D. 1982. Resource Competition and Community Structure. Monographs
Monographs in
Population Biology 17. Princeton University Press, New Jersey, EUA.
EUA.
Interacciones entre recursos limitantes
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
Coexistencia entre competidores
¾
Condiciones para la coexistencia entre competidores:
1) Cuando la competencia intraespecí
intraespecífica > interespecí
interespecífica
2) Cuando hay más de un recurso limitante y cada
especie está
está limitada por un recurso diferente (Molles
Fig. 16.11)
16.11)
3) Cuando hay más de un recurso limitante y cada
especie consume má
más del recurso que má
más la limita
Competencia por recursos limitantes
Nicho ecológico
¾
Nicho:
óticos necesarios para
Nicho: conjunto de factores (a)bi
(a)bió
el mantenimiento de una especie.
especie.
¾
G.E.
G.E. Hutchinson (1957): nicho como un hipervolumen
con tantas dimensiones como factores que determinan
el mantenimiento de una especie.
Nicho fundamental (potencial):
potencial): rango de condiciones en
las que puede vivir una especie
Nicho realizado (real): rango de condiciones en las que
se encuentra la especie
Las interacciones antagó
antagónicas (competencia) hacen que
nicho realizado < nicho fundamental
¾
¾
¾
PEC y nicho ecológico
¾
Aplicado al concepto de nicho, el principio de exclusió
exclusión
competitiva (PEC) postula: 2 especies con nichos
idé
idénticos no pueden coexistir indefinidamente
¾
Para la coexistencia tiene que haber diferenciació
diferenciación o
repartició
repartición de nichos:
nichos: utilizació
utilización diferencial del há
hábitat
y/o los recursos (Fig.
(Fig. 27.12 Johnson).
Johnson).
Diferenciación-repartición de nichos
Figure 27.12 Johnson, G. B. 1997. The Living World. McGraw-Hill. Boston, MA, UEA.
4. B. Relaciones consumidor-recurso (RCR)
¾
¾
¾
¾
Uno (o +) individuo/especie(s
individuo/especie(s)) consume a/parte de otro(s)
otro(s)
(relació
(relación + / -)
Las RCR o relaciones tró
tróficas son ubicuas:
ubicuas: todo ser vivo
necesita consumir (autó
(autótrofos: recursos abió
abióticos,
heteró
heterótrofos: recursos bió
bióticos)
Y será
será consumido (en última instancia, por detrití
detritívoros).
voros).
Las RCR afectan a las especies (abundancia, distribució
distribución,
evolució
ó
n),
comunidades
(estructura,
composició
evoluci
composición,
diná
dinámica) y ecosistemas (flujos de energí
energía y materia) y
dependen del tipo de consumidor
Tipos de consumidores
¾
¾
¾
¾
¾
Depredador:
Depredador: mata a su presa para consumirla y puede
consumir muchos individuos a lo largo de su vida.
Herbí
Herbívoro:
voro: consume partes vivas de su recurso (plantas),
pero generalmente no lo mata.
Pará
Parásito:
sito: consume só
sólo una parte de su hospedero con el
que establece una relació
); por lo
relación estrecha (simbiosis
(simbiosis);
general no lo mata y ataca a 1 o pocos individuos.
Parasitoide:
Parasitoide: establece relació
relación simbió
simbiótica con 1 o pocos
hospederos y siempre lo(s)
lo(s) mata (solo en insectos)
Descomponedor:
Descomponedor: consume (parte de) organismos muertos
y ayuda al reciclaje de materia: descomposició
descomposición.
Efectos de la depredación (especies clave)
¾ R. Paine (1966, 1971): efecto de la depredació
depredación en la
estructura de comunidades intermareales
¾ Observó
Observó que la proporció
proporción de depredadores aumenta
con la riqueza de especies (Fig. 17.6 Molles).
Molles).
¾ Hipó
Hipótesis:
tesis: las especies depredadoras aumentan la
riqueza de especies en estas comunidades
¾ Realizó
Realizó experimentos en estas comunidades: ¿cuá
cuáles?
les?
(Figs.
Figs. 17.7 Molles, 4.1 Morin)
Morin)
Estructura trófica de comunidades intermareales
Molles Jr. M.C. 2002.
Ecology Concepts
and Applications 2da.
Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY,
EUA.
Experimentos
de R. Paine
(1966, 1971)
Molles Jr. M.C.
2002. Ecology
Concepts and
Applications 2da.
Ed. McGrawMcGraw-Hill,
NY, EUA.
Especies clave
(“Keystone”)
Molles Jr. M.C. 2002.
Ecology Concepts and
Applications 2da. Ed.
McGrawMcGraw-Hill, NY, EUA.
4. C. Facilitación y mutualismo
¾
¾
¾
¾
¾
La facilitació
facilitación: interacció
interacción en la que una (comensalismo
(comensalismo::
+ / 0) o ambas spp (mutalismo:
mutalismo: + / +) se ven beneficiadas
Tipos de mutualismo (Boucher et al. 1982):
Energé
Energéticos o nutricionales : transferencia de energí
energía/
nutrimentos entre individuos de distintas spp (e.g.
e.g.
fotosintatos de algas (Chlorellae)
Chlorellae) a pó
pólipos en corales;
corales; N
de Rhizobium a leguminosas)
leguminosas)
De protecció
protección: defensa (hormigas
(hormigas Azteca y plantas de
Acacia)
Acacia)
Mutualismo obligado (las spp no pueden subsistir solas)
vs. facultativo (pueden subsistir de forma independiente)
Mutualismo nutricional: Rhizobiumleguminosa
Mutualismo de protección: Acacia-hormigas
Tipos y efectos de la facilitación
¾ Hasta la dé
década de 1980, énfasis en las interacciones
antagó
antagónicas en la estructuració
estructuración y diná
dinámica comunitaria.
¾ Desde los 90: papel e importancia de la facilitació
facilitación
(especialmente en organismos sésiles).
).
siles
¾ Efectos/tipos de facilitació
facilitación:
1) Refugio, protecció
protección contra herbí
herbívorosvoros-depredadores (defensas
(defensas
asociadas)
asociadas)
2) Mejora del ambiente fí
físico (reducció
(reducción del estré
estrés) y aumento de
recursos
3) Aumento en la dispersió
dispersión / reclutamiento
Efectos de diferentes interacciones sobre el nicho
Interacciones
antagónicas
Interacciones
mutualistas
Bruno, J.F.,
Stachowicz,
Stachowicz, J.J. &
Bertness,
Bertness, M.D. 2003.
Inclusion of facilitation
into ecological theory.
Trends in Ecology and
Evolution 18: 119119-125
4. D. Importancia: control biológico
Opuntia stricta y Cactoblastis cactorum en Australia
Figura 17.1. Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company,
NY, EUA.
5. Bibliografía
¾
¾
¾
¾
Begon,
Begon, M, Townsend CR & Harper, JL. 2006. Ecology:
from individuals to ecosystems. 4th Ed. Blackwell
Publishing, MA, USA. Caps. 8, 9, 13,16 pp 227227-296,
381381-409, 469469-473.
Bruno, J.F., Stachowicz,
Stachowicz, J.J. & Bertness,
Bertness, M.D. 2003.
Inclusion of facilitation into ecological theory. Trends in
Ecology and Evolution 18: 119119-125.
Gotelli,
Gotelli, NJ & Colwell RK. 2001. Quantifying biodiversity:
procedures and pitfalls in the measurement and
comparison of species richness. Ecology Letters,
Letters, 4: 379379391.
391.
Guariguata,
Guariguata, M.R., Chazdon,
Chazdon, R.L., Denslow,
Denslow, J.S., Dupuy,
Dupuy,
J.M., Anderson, L. 1997. Structure and floristics o
secondary and oldold-growth forest stands in lowland Costa
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Bibliografía
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302369,
37513
221
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Morin, P.J. 2002. Community Ecology. Blackwell
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Tilman,
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Ecologí
Ecología de comunidades II: Diná
Dinámica,
Conservació
Conservación y Restauració
Restauración
1. Definiciones y conceptos bá
básicos: fluctuaciones,
diná
dinámica de claros/parches, regeneració
regeneración, sucesió
sucesión
2. Causas y factores de diná
á
mica:
cambios
climá
din
climáticos,
diná
dinámica poblacional, disturbios
3. Sucesió
Sucesión
A.
B.
C.
D.
Métodos y aproximaciones de estudio
Tipos de sucesió
sucesión
Patrones y rutas sucesionales
Causas, procesos y factores de sucesió
sucesión
4. Teorí
Teoría de Biogeografí
Biogeografía de Islas
5. Aplicaciones a la conservació
conservación y la restauració
restauración:
A.
B.
C.
Pérdida de há
hábitat, fragmentació
fragmentación y extinció
extinción de spp
Diseñ
ñ
o
de
á
reas
naturales
protegidas
(ANP)
Dise
Restauració
Restauración y manejo a nivel del paisaje
6. Bibliografí
Bibliografía
1. Introducción: definición y conceptos
¾
Diná
Dinámica de comunidades:
comunidades: cambios temporales en la
estructura, composició
composición y funcionamiento de las mismas
¾
Incluye varios procesos relacionados a diferentes escalas
de espacio y tiempo (que se traslapan):
¾
Fluctuaciones:
Fluctuaciones: cambios fenoló
fenológicos (prod./ca
prod./caíída de
follaje), estacionales o poblacionales (reclutamiento,
crecimiento, muerte) a corto plazo (meses)
Diná
Dinámica de claros:
claros: formació
formación y cierre de aperturas en el
dosel (u otros estratos)
estratos) tras la muerte/caí
muerte/caída de ramas,
árboles, lianas, etc. Proceso importante para la
diversidad, composició
composición y regeneració
regeneración de especies.
especies.
¾
Definiciones y conceptos básicos
¾
¾
¾
¾
Diná
Dinámica de parches:
parches: transició
transición entre clases / tipos de
vegetació
vegetación, o entre áreas de diferente edad, estructura
y/o composició
composición (dentro de una misma comunidad)
Regeneració
Regeneración: reemplazo de individuos adultos (a nivel
problacional / comunitario). Tambié
También se refiere a la
recuperació
recuperación de una comunidad tras un disturbio (caso
particular de sucesió
sucesión)
Sucesió
Sucesión: diná
dinámica de (re)
re)establecimiento de especies
tras la apertura o formació
formación de sitios (a escalas > 1 ha)
OJO: Estos procesos está
están relacionados entre sí
sí y se
traslapan en espacio y tiempo
2. Causas y factores de dinámica
¾
¾
¾
¾
Variació
Variación climá
climática a corto (estaciones), mediano (añ
(años:
El Niñ
Niño) y largo plazo (≥ décadas: cambio climá
climático)
Diná
Dinámica poblacional dentro / entre spp (interacciones)
Disturbios:
Disturbios: eventos ± discretos que alteran la estructura,
estructura,
el ambiente,
ambiente, los recursos y la disponibilidad de sitios:
sitios:
z Naturales:
Naturales: incendios,
incendios, huracanes,
huracanes, erupciones,
erupciones,
derrumbes,
derrumbes, inundaciones,
inundaciones, etc.
z Humanos:
Humanos: cambio de uso del suelo (deforestació
deforestación,
fragmentació
fragmentación), extracció
extracción de recursos,
recursos, introducció
introducción
de spp invasoras,
,
contaminació
ó
n
,
etc.
invasoras contaminaci
Procesos geoló
geológicos:
gicos: tectó
tectónica de placas (operan a muy
largo plazo)
)
plazo
3. Sucesión
¾
¾
¾
¾
¾
En casi cualquier lugar y ambiente pueden (re)estable
(re)estable-cerse organismos conformando comunidades que
cambian con el tiempo y modifican el ambiente
Sucesió
Sucesión: cambios en la estructura y la composició
composición de
comunidades tras la apertura o formació
ó
formaci n de sitios (que
pueden ser (re)colonizados
(re)colonizados))
A menudo, hay una secuencia ± predecible de cambios
en el ambiente, la fisonomí
fisonomía y la dominancia sucesiva de
spp o grupos de spp (Figs.
Figs. 22.3 y 5 Ricklefs)
Ricklefs)
Cada secuencia particular de cambios (trayectoria
(trayectoria
sucesional)
sucesional) es una sera (“sere”
sere”)
La comunidad final ± estable es la comunidad madura o
“climax”
climax” (concepto de Clements (1916) en desuso)
desuso)
Sucesió
Sucesión de dunas en el lago Michigan, EUA
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company,
NY, EUA.
Sucesió
Sucesión de bosques templados en Polonia
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company,
NY, EUA.
3. A. Métodos y aproximaciones de estudio
¾
¾
¾
¾
¾
Observaciones directas en parcelas permanentes de
estudio;
estudio; preciso,
preciso, pero requiere de estudios a largo plazo
Cronosecuencia:
Cronosecuencia: estudio simultá
simultáneo de parches de
vegetació
vegetación de diferentes edades: “sustitució
sustitución de tiempo
por espacio”
pero…
espacio”; prá
práctico (método má
más utilizado),
utilizado), pero…
OJO:
OJO: tiene varios supuestos que deben cumplirse
(¿cuá
afectaría a la interpretació
interpretación de los
cuáles y cómo afectarí
resultados el que no se cumplan?)
cumplan?)
Inferencias de estructura de edad poblacional:
poblacional: estudios
dendrocronoló
ó
gicos
(anillos
de
crecimiento)
dendro cronol
Registros histó
históricos:
ricos: inventarios, mapas, fotos repetidas y
registros fósiles (a gran escala temporal).
Métodos y aproximaciones de estudio
¾
¾
¾
¾
¾
Métodos descriptivos:
descriptivos: predominan y son fundamentales
porque aportan conocimiento bá
básico necesario
Métodos estadí
estadísticos multivariados:
multivariados: tambié
también son
descriptivos, pero permiten explorar objetivamente
patrones y tendencias sucesionales vs. ambientales
Métodos experimentales:
experimentales: se enfocan en los procesos y
mecanismos que permiten explicar los cambios
sucesionales (e.g.
e.g. remoció
remoción/adició
n/adición de spp,
spp, estudios de
competencia/inhibició
competencia/inhibición vs. facilitació
facilitación, etc.)
Modelos matemá
matemáticos:
ticos: buscan identificar componentes o
pará
á
metros
esenciales
que permiten explicar los
par
patrones, explorar escenarios y hacer predicciones
Estos mé
métodos no son excluyentes, sino complementarios
3. B. Tipos de sucesión
A. Segú
Según las condiciones iniciales:
iniciales:
¾
Sucesió
Sucesión primaria:
primaria: ocurre cuando se forman nuevos
sustratos donde no existe un “legado bioló
biológico”
gico”
(organismos, propagulos):
propagulos): en dunas, deshielos de
glaciares, tras erupciones volcá
volcánicas, etc.
¾
Sucesió
Sucesión secundaria:
secundaria: ocurre despué
después de que un disturbio
remueve (parte de) la comunidad existente, pero subsiste
un “legado bioló
biológico”
gico” (suelo, propá
propágulos):
gulos): e.g.
e.g. en campos
abandonados (milpas, potreros), tras incendios,
tormentas y huracanes, etc.
Tipos de sucesión
B. Segú
Según el “resultado final”
final”:
¾ Secuencial (“direccional”
direccional”): recambio secuencial de spp
dominantes:
dominantes: pioneras, secundarias y primarias (“
(“climax”
climax”)
o de sucesió
sucesión temprana, intermedia y tardí
tardía
¾ Cíclica:
clica: reemplazo cí
cíclico de spp,
spp, generalmente asociado
a condiciones ambientales severas (sequí
(sequía, vientos,
heladas) en las que unas especies reemplazan a otras de
manera cí
cíclica. Fig. 1111-5 Barbour
¾ Transitoria:
Transitoria:
A) degradativa:
degradativa: asociada a la descomposició
descomposición de
organismos y/o materia orgá
orgánica (Fig.
(Fig. 22.18Ricklefs)
22.18Ricklefs)
B) estacional:
estacional: e.g.
e.g. cuerpos de agua estacionales (se
secan o congelan en una estació
estación del añ
año)
Sucesión
cíclica en
desiertos de
Texas
Barbour, MG, Burk, JH & Pitts,
WD. 1987. Terrestrial plant
ecology. 2nd Ed. BenjaminBenjaminCummings Publishing, CA, USA
Sucesión transitoria degradativa
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company,
NY, EUA.
3.C. Patrones de sucesión secundaria de selvas
Finegan,
Finegan, B. 1996.
Pattern and process
in neotropical
secondary rain
forests: the first 100
years of succession.
Trends in Ecology
and Evolution 11:
119119-24.
1.
2.
3.
4.
Hierbas, trepadoras y arbustos
Árboles pioneros de corta vida (15(15-30 añ
años)
Árboles pioneros de larga vida (50(50-100 añ
años)
Árboles tolerantes a la sombra (longevos)
Patrones de sucesión secundaria: riqueza
Aide, T.M., Zimmerman,
J.K., Herrera, L., Rosario,
M. & Serrao,
Serrao, M. 1995.
Forest recovery in
abandoned tropical
pastures in Puerto Rico.
Forest Ecology and
Management 77: 7777-86.
Patrones de sucesión secundaria: estructura
Aide, T.M., Zimmerman,
J.K., Herrera, L., Rosario,
M. & Serrao,
Serrao, M. 1995.
Forest recovery in
abandoned tropical
pastures in Puerto Rico.
Forest Ecology and
Management 77: 7777-86.
Formas
de vida
leñosas
en
Costa
Rica
Capers, R.S.,
Chazdon,
Chazdon, R.L.,
Redondo Brenes,
Brenes,
A., Vilchez
Alvarado, B. 2005.
Successional
dynamics of woody
seedling
communities in wet
tropical secondary
forests. Journal of
Ecology 93:107193:10711084.
Efectos de la
intensidad de
uso del suelo
3.C. Rutas sucesionales
3.D. Causas, procesos y factores de sucesión
¾
¾
¾
¿Porqué
Porqué y có
cómo ocurre la sucesió
sucesión? Se han propuesto
diversas teorí
teorías sucesionales
La má
más general/aplicable es la jerarquí
jerarquía de causas,
procesos y factores determinantes de Pickett et al.
(1987):
(1987):
3 niveles jerá
jerárquicos:
rquicos: 1) Superior:
Superior: causas generales o
componentes esenciales:
A. Disponibilidad (formació
(formación/apertura) de sitios
B. Disponibilidad diferencial de spp
C. Desempeñ
Desempeño diferencial de spp (en respuesta al ambiente y a
interacciones bió
bióticas cambiantes)
cambiantes)
¾
¾
2) Intermedio:
Intermedio: procesos y condiciones fundamentales
que determinan las causas o componentes
3) Inferior:
Inferior: principales factores que afectan a los
componentes del nivel intermedio (Fig. 13.2 Morin)
Morin)
Modelo jerárquico de Pickett et al. (1987)
5. Teoría de equilibrio de biogeografía de
islas (TEBI), Mac Arthur & Wilson 1967
Hipótesis y predicciones de TEBI
Hipótesis, predicciones y evidencias sobre TEBI
Hipó
Hipótesis:
tesis:
1) al aumentar la distancia, disminuye la tasa de
colonizació
colonización de especies
2) al aumentar el área disminuye la tasa de extinció
extinción local
Predicciones:
Predicciones: el número de especies en equilibrio será
será:
1) Máximo en islas grandes y cercanas
2) Mínimo en islas pequeñ
pequeñas y lejanas
3) Intermedio en islas grandes y lejanas o pequeñ
pequeñas y
cercanas
Evidencias:
Evidencias: ¿cómo poner a prueba estas predicciones?
Evidencia empírica de TEBI: islas del Pacífico
Molles Jr. M.C. 2002.
Ecology Concepts
and Applications 2da.
Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY,
EUA.
Evidencia empírica de TEBI: islas del Atlántico
Molles Jr. M.C. 2002. Ecology Concepts and Applications 2da. Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY, EUA.
Evidencia experimental de TEBI: cayos Florida
Molles Jr. M.C. 2002. Ecology Concepts and Applications 2da. Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY, EUA.
Experimento de Simberloff 1976
Molles Jr. M.C. 2002.
Ecology Concepts
and Applications 2da.
Ed. McGrawMcGraw-Hill, NY,
EUA.
Evidencia empírica de TEBI: extinciones
Relación área - riqueza de especies (RAR)
Aplicación a la conservación: RAR y extinciones
Primack, R., Rozzi, R.,
Feisinger, P., Dirzo, R.
& Massardo, F. Eds.
2001. Fundamentos de
Conservación
Biológica, Perspectivas
Latinoamerica-nas.
Fondo de Cultura
Económica, México.
Aplicación a la conservación: RAR y extinciones
¾
¾
¾
Basado en esta ecuació
ecuación (potencia), E.O.
E.O. Wilson (1992)
estimó
estimó que 27,000 especies se extinguen al añ
año
solamente en selvas tropicales! PERO:
PERO:
Este modelo no considera:
considera:
1) la matriz del paisaje: afecta la capacidad de dispersió
dispersión
2) la resiliencia (capacidad de regeneració
regeneración) de las
comunidades
3) el tiempo requerido para la extinció
extinción final
No considerar esto puede llevar a cálculos demasiado
catastró
catastróficos,
ficos, con repercusiones negativas en la opinió
opinión
pública y los tomadores de decisiones.
decisiones.
Aplicación a la conservación: tamaño de ANP
Primack, R.,
Rozzi, R.,
Feisinger, P.,
Dirzo, R. &
Massardo, F.
Eds. 2001.
Fundamentos de
Conservación
Biológica,
Perspectivas
Latinoamericanas. Fondo de
Cultura
Económica,
México.
Fragmentación del hábitat
Fragmentación y efecto de borde
Efecto de la
fragmentación en
la probabilidad
de extinción
6.B. Aplicación
a la
conservación:
principios para
el diseño de
reservas
Primack, R., Rozzi, R.,
Feisinger, P., Dirzo, R.
& Massardo, F. Eds.
2001. Fundamentos de
Conservación
Biológica, Perspectivas
Latinoamerica-nas.
Fondo de Cultura
Económica, México.
Sistemas de información geográfica: “gap analisis”
6.C. Restauración: objetivos y aproximaciones
¾ Restauració
Restauración: “proceso de ayudar al restablecimiento de un
ecosistema que se ha degradado, dañ
dañado o destruido”
destruido”.
Sociedad para la Restauració
ó
n
Ecoló
ó
gica
(SER,
1987)
Restauraci Ecol
¾ Tipos y objetivos:
objetivos:
1. RESTAURACIÓ
ecrear/reconstruir el ecosistema:
ecosistema: su
RESTAURACIÓN: recrear/
estructura, su flora y fauna originales, sus procesos
ecoló
ecológicos y su diná
dinámica natural.
2. REHABILITACIÓ
REHABILITACIÓN: reparar la productividad, los procesos
y servicios del ecosistema y parte de su composició
composición
3. RECLAMACIÓ
estabilizar, mejorar y recuperar un
RECLAMACIÓN: estabilizar,
terreno muy degradado para un fin útil a la sociedad
4. MITIGACIÓ
MITIGACIÓN: Compensar los dañ
daños ambientales,
ambientales, en
especial los que amenazan la salud humana
Objetivos y aproximaciones a la
restauración
5. FABRICACIÓ
FABRICACIÓN: Reemplazar el ecosistema degradado por
otro de mayor valor econó
económico o social: (ingenierí
(ingeniería o
arquitectura del paisaje). ¿Es esto restauració
restauración?
6. Poner a prueba diferentes teorí
teorías e hipó
hipótesis ecoló
ecológicas y
evolutivas (nivel
(nivel teó
teórico)
rico)
¾
La restauració
restauración constituye un “test ácido”
cido” del conocimienconocimiento sobre el ecosistema que se quiere restablecer y una
oportunidad para realizar avances teó
teóricos importantes.
Fases de la restauración
1) Identificar las causas de la degradació
degradación y las
restricciones para la recuperació
recuperación
2) Definir el objetivo:
objetivo: restauració
restauración, rehabilitació
rehabilitación,
reclamació
reclamación, mitigació
mitigación; las metas y especificar la
referencia (ecosistema o atributos de éste)
3) Priorizar las restricciones y planear las acciones para
revertirlas: preparació
preparación del sitio, introducció
introducción de spp y
monitoreo de su desempeñ
desempeño, estrategias de
evaluació
evaluación/correcció
n/corrección. OJO: Incorporar conocimiento/
prá
prácticas de manejo tradicional)
tradicional)
4) Monitorear el curso de la restauració
restauración, evaluar el grado
de avance/é
avance/éxito, analizar los cambios revisar/adecuar
metas y acciones: MANEJO ADAPTATIVO.
ADAPTATIVO.
5) Desarrollar estrategias de protecció
protección y mantenimiento.
mantenimiento.
7. Bibliografía
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ecoló
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Ecologí
Ecología de Ecosistemas: Flujo de energí
energía y ciclos
de materia
1.
2.
3.
Definició
Definición, conceptos y mé
métodos de estudio
Balance de energí
energía, patrones climá
climáticos y biomas
Productividad:
A. Primaria bruta y neta, secundaria
B. Patrones generales y factores determinantes
4. Redes, cadenas y niveles tró
tróficos
5. Flujo de energí
energía
1. Eficiencia tró
trófica
2. Pirá
Pirámide energé
energética y diagramas de flujo
6. Ciclado de elementos (nutrientes)
A. Ciclo biogeoquí
biogeoquímico del carbono
B. Ciclo biogeoquí
biogeoquímico del nitró
nitrógeno
7. Bibliografí
Bibliografía
1. Definición y conceptos básicos
¾
¾
¾
¾
¾
Ecosistema:
Ecosistema: sistema abierto formado por una comunidad
bioló
biológica y su ambiente fí
físico,
sico, regulado por el flujo de
energí
energía y el intercambio de materia entre sus
componentes
A.J.
A.J. Lotka:
Lotka: sistemas transformadores de energí
energía y
materia regidos por las leyes de la termotermo-diná
dinámica
Utiliza herramientas del aná
análisis de sistemas complejos
regulados por mecanismos de retroalimentació
retroalimentación
Enfasis en el funcionamiento o metabolismo del sistema
Su estudio es fundamental para entender, predecir y
revertir efectos de actividades humanas y para promover
y evaluar acciones de manejo (servicios
(servicios ecosisté
ecosistémicos)
Servicios ecosistémicos
Mantenimiento
‰ FERTILIDAD DEL SUELO
‰ BIODIVERSIDAD
‰…
¿Cómo definir y estudiar los ecosistemas?
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Definir el sistema,
sistema, sus lílímites, componentes y procesos
esenciales
Construir modelos ecoló
ecológicos conceptuales y formales
del sistema
Colectar y monitorear datos relevantes a escalas
apropiadas
Identificar y cuantificar los procesos y componentes más
importantes
Investigar có
cómo interactú
interactúan estos procesos y
componentes a diferentes escalas
Evaluar el modelo a travé
través de experimentos, mediciones
y simulaciones e investigar sus respuestas a disturbios
2. Balance de energía
Patrones de temperatura y precipitación
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001.
The Economy of Nature
5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company, NY,
EUA.
Patrones de temperatura y precipitación
Patrones de
temperatura y
precipitación
Patrones climáticos y biomas extremos
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman and
Company,
Company, NY,
EUA.
Clima y biomas
Biomas terrestres
3. Productividad bruta y neta
¾
¾
¾
¾
¾
Los autó
autótrofos (plantas, algas y cianobacterias)
transforman la energí
energía solar en energí
energía quí
química
(compuestos orgá
orgánicos) a travé
través de la fotosí
fotosíntesis
Producció
Producción primaria bruta (PPB):
PPB): fijació
fijación de energí
energía por
todos los autó
autótrofos del ecosistema
Producció
Producción primaria neta (PPN):
PPN): PPB – respiració
respiración
(autó
(autótrofos). Constituye la energí
energía disponible para todo
el ecosistema (Fig. 6.3 Rickleffs)
Rickleffs)
Productividad primaria:
primaria: tasa a la que esto ocurre:
energí
í
a
(WkJ/m
/m
/año) o biomasa (g/m2/añ
/año).
energ (W kJ 2/añ
Productividad secundaria:
secundaria: tasa de producció
producción de
biomasa por consumidores primarios (herbí
(herbívoros)
Producción primaria bruta y neta
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001.
The Economy of Nature
5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company, NY,
EUA.
Medición/estimación de PPB y PPN
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company,
NY, EUA.
Método +
común
Factores que afectan la PPN
¾
¾
¾
¾
Disponibilidad de agua (depende de: precipitació
precipitación,
caracterí
características del suelo, estructura comunitaria, etc.)
Temperatura
Evapotranspiració
Evapotranspiración: cantidad total de agua evaporada y
transpirada por un ecosistema (depende de temperatura
y precipitació
precipitación); fuerte y directamente relacionada con la
PPN (Fig.
(Fig. 18.2 Molles)
Molles)
Disponibilidad de nutrientes:
nutrientes:
z N, Fe ecosistemas marinos
z P ecosistemas dulcedulce-acuí
acuícolas
z N (+P) ecosistemas terrestres
Patrones generales de PPN
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001.
The Economy of Nature
5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company, NY,
EUA.
PPN y evapotranspiración real
Molles Jr. M.C. 2002.
Ecology Concepts and
Applications 2da. Ed.
McGrawMcGraw-Hill, NY,
EUA.
4. Redes tróficas: RCR en un ecosistema
Molles Jr. M.C.
2002. Ecology
Concepts and
Applications 2da.
Ed. McGrawMcGraw-Hill,
NY, EUA.
Redes tróficas
Cadenas y niveles tróficos
Flujo de energía a través de cadenas tróficas
5. Flujo de energía y eficiencia trófica
¾
¾
¾
La energí
energía fluye a travé
través de redes/cadenas tró
tróficas
desde productores primarios hacia niveles tró
tróficos
superiores (consumidores primarios, secundarios, etc.)
La productividad de cada nivel tró
trófico depende de la
productividad del nivel inferior y la eficiencia tró
trófica:
fica:
eficiencia de transferencia de energí
energía entre niveles
La eficiencia tró
trófica depende de: la calidad nutritiva del
recurso
z
z
¾
Alta calidad:
calidad: grasas, proteí
proteínas, carbohidratos
Baja calidad:
calidad: celulosa, lignina, pelos, plumas, esqueleto
el costo energé
energético de mantenimiento del consumidor:
consumidor:
z
z
Mayor costo:
costo: homeotermos y organismos pequeñ
pequeños y activos
Menor costo:
costo: poiquilotermos y seres má
más grandes y sedentarios
Pirámide energética
Sólo 5–20% de la energía (10% en promedio) pasa de un
nivel trófico a otro, lo cual limita el No de niveles tróficos (≤ 5)
Implicaciones alimenticias de la eficiencia trófica
Alimentarse de
carne requiere
aprox. 10 veces
más energía que
alimentarse de
vegetales
Concentració
Concentración de contaminantes en cadenas tró
tróficas
Diagramas de flujo de energía
Figura 6.2. Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and
Company,
Company, NY, EUA.
Diagramas de flujo de energía
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
6. Ciclado de elementos (nutrientes)
¾
Los seres vivos necesitan ciertos elementos esenciales
(nutrientes)
nutrientes) para completar su ciclo de vida:
z MacroMacro-nutrientes:
nutrientes: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S
z MicroMicro-nutrientes:
nutrientes: Fe, Mn,
Mn, B, Zn, Cu, Cl,
Cl, Co, Mo, Ni
(Na, Si)
¾
Las plantas obtienen la mayorí
mayoría de los elementos de la
solució
solución del suelo a travé
través de las raí
raíces y muy pocos en
forma de gas a travé
é
s
de
tejidos
fotosinté
trav
fotosintéticos (CO2)
Mecanismos y tasas de liberación de nutrientes
Ciclado de nutrientes
¾
¾
¾
¾
Las herramientas de la ecologí
ecología de ecosistemas
permiten realizar balances energé
energéticos y de nutrientes a
nivel de ecosistemas, o para todo el planeta
La energí
energía proviene de fuera (el sol), mientras que los
elementos se reciclan internamente.
internamente.
El reciclaje ocurre entre la biota (los seres vivos) y
reservorios (atmó
(atmósfera, troposfera, hidrosfera); por esto
se habla de ciclos biogeoquí
biogeoquímicos (Fig. 7.3 Rickleffs)
Rickleffs)
En estos ciclos existen bancos o reservorios donde se
depositan los elementos y flujos (tasas de intercambio)
entre compartimientos
Modelo general de ciclado de elementos
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001.
The Economy of
Nature 5a. Ed. W.H.
W.H.
Freeman and
Company,
Company, NY, EUA.
6.A. Ciclo biogeoquímico del carbono
¾
¾
¾
¾
¾
La producció
producción e intercambio de energí
energía en los
ecosistemas ocurre a travé
través de compuestos orgá
orgánicos
(a base de C)
C) y, por lo tanto,
tanto, depende del ciclo del C
Los mayores bancos son el subsuelo (“inactivo,
inactivo, lento”
lento”) y
el océ
océano (activo,
activo, rápido)
pido)
Los mayores flujos son: atmó
atmósferasfera-océ
océano,
ano, atmosf.
atmosf.-biota
El CO2 entra al ecosistema vía fotosí
fotosíntesis;
ntesis; pasa por la
cadena tró
trófica (relaciones consumidorconsumidor-recurso)
recurso) y
regresa a la atmó
atmósfera via respiració
respiración y descomposició
descomposición
El ciclo interno marino es mucho mayor que el terrestre
Ciclo biogeoquímico del carbono
Unidades: Gigatoneladas: 1015 g
Figura 7.4.
Ricklefs,
Ricklefs, R. E.
2001. The
Economy of
Nature 5a. Ed.
W.H.
W.H. Freeman
and Company,
Company,
NY, EUA.
Efectos humanos sobre el ciclo del carbono
¾
¾
¾
¾
Combustió
Combustión de hidrocarburos (industria, generació
generación de
energí
energía, transporte) libera a la atmó
atmósfera grandes
cantidades de CO2
Los incendios,
incendios, la deforestació
deforestación y el cambio de uso del
suelo tambié
también producen CO2 y remueven sus sumideros
La tasa actual de aumento de CO2 atmosfé
atmosférico se debe
principalmente a actividades humanas y es la más alta
en toda la historia geoló
geológica del planeta
Este es la principal causa del calentamiento global,
global,
quizá
quizá el problema ambiental má
más grave del planeta
6.B. Ciclo biogeoquímico del nitrógeno
¾
¾
¾
¾
¾
El mayor banco es la atmó
atmósfera (78% es N2), pero es
inaccesible para las plantas y la mayorí
mayoría de organismos
La fijació
fijación bioló
biológica (microbiana) de N2 es 7 veces
mayor que la fijació
fijación por descargas elé
eléctricas (rayos)
El ciclo interno marino es mucho mayor que el terrestre
Hay una transferencia neta de N del océ
océano (donde la
desnitrificació
desnitrificación excede a la fijació
fijación) a la tierra (donde
ocurre lo contrario)
Las actividades humanas casi igualan la cantidad de N
fijado en ecosistemas terrestres a nivel global
Ciclo biogeoquímico del nitrógeno
Unidades: Terragramos: 1012 g
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
Ciclo interno (terrestre) del nitrógeno
¾
¾
¾
¾
Sólo algunos microrganismos (Rhizobium,
Rhizobium, Azotobacter)
Azotobacter)
son capaces de fijar (reducir) el N2 a amonio (NH4+), que
puede ser asimilado por algunas plantas (leguminosas)
Bacterias nitrificadoras convierten el amonio en nitrato
(NO3-), que es asimilado por las plantas e incorporado a
compuestos orgá
orgánicos
La descomposició
ón) convierte el N org.
descomposición (amonificaci
(amonificació
org.
en amonio,
amonio, cerrando un ciclo interno:
interno: mueve mayor
cantidad de N y es más rá
rápido que el externo
La desnitrificació
desnitrificación de nitratos a N2 por otro grupo de
bacterias cierra el ciclo externo, má
más lento
Ciclo interno (terrestre) del nitrógeno
Ricklefs,
Ricklefs, R. E. 2001. The Economy of Nature 5a. Ed. W.H.
W.H. Freeman and Company,
Company, NY, EUA.
Efectos humanos sobre el ciclo del nitrógeno
¾
¾
¾
Los humanos duplicamos la tasa de entrada de N a
ecosistemas terrestres,
terrestres, a travé
través de fertilizantes
industriales, cultivo de leguminosas,
leguminosas, combustió
combustión de
fósiles y cambios en el uso del suelo.
suelo.
La combustió
combustión de fó
fósiles tambié
también produce grandes
emisiones de óxidos de N a la atmosfera, los cuales
contribuyen al calentamiento global,
global, la formació
formación de
smog y ozono troposfé
é
rico
y
a
la
lluvia
á
cida.
troposf
cida.
Los desechos urbanos y la escorrentí
escorrentía de zonas
agropecuarias contaminan los sistemas dulcedulce-acuí
acuícolas
y amenazan estos ecosistemas y la salud humana
Bibliografía
¾
¾
¾
Molles,
Molles, Jr. M C. 2002. Ecology Concepts and
Applications. McGrawMcGraw-Hill, New York, NY, USA. Caps.
1717-19, pp 392392-451
Ricklefs,
Ricklefs, R E. 2001. The Economy of Nature. 5th Ed.
Freeman, New York, NY, USA. Caps. 66-8 pp 125125-179
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Vitousek, P.M.,
P.M., Aber,
Aber, J., et al. 1997. Human alteration of
the global nitrogen cycle:
cycle: causes and consequences.
consequences.
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