La ecología basica en los ecosistemas 2009 1

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La ecología basica en los ecosistemas 2009 1

  1. 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
  2. 2. Escuela de Restauración Ecológica Mapa conceptual de la Escuela de Restauración Ecológica Componente de reflexión teórica Componente de investigación Campos de reflexión Enfoques para abordar la restauración Relación Teoría sucesional y Niveles de Teoría de Tipo de hombre- desarrollo organización y disturbio disturbio naturaleza ecosistémico escalas comportamiento Origen del disturbio disturbio Tipología desde donde se aborda la restauración Invasión de Industria Uso Expansión Expansión Tala Incendios exóticas Extractiva agropecuario Urbana agrícola Diseño de experimentos Validación de experiencias Entendimiento de problemas existentes en áreas disturbadas que generen soluciones para mejorar la calidad de vida
  3. 3. Escuela de Restauración Ecológica Cantera localizada en la divisoria de aguas, al norte de la ciudad . ¿Por qué restaurar?.
  4. 4. Escuela de Restauración Ecológica Finca con fuertes problemas de erosión en los alrededores de la laguna de Suesca. ¿Por qué restaurar?.
  5. 5. Escuela de Restauración Ecológica Bosque de roble fragmentado en Arcabuco Boyacá ¿Por qué restaurar?.
  6. 6. Escuela de Restauración Ecológica Plantación de exóticas quemada en los cerros orientales, al oriente de la cantera Soratama. ¿Por qué restaurar?.
  7. 7. Escuela de Restauración Ecológica Páramo degradado por uso agropecuario, con cultivo de papa. Suesca – Cundinamarca. ¿Por qué restaurar?.
  8. 8. Escuela de Restauración Ecológica Zonas de recarga afectadas por uso agropecuario. Municipio de Guachetá ¿Por qué restaurar?.
  9. 9. Escuela de Restauración Ecológica ¿Por qué restaurar?. Áreas afectadas por especies invasoras en Cerros Orientales de Bogotá.
  10. 10. Escuela de Restauración Ecológica Porqué restaurar Sistemas dañados? 1.Condiciones optimas, 2. Condiciones Adversas, condiciones muy adversas. El tiempo, los vienes y servicios ambientales. D Función y estructura 1 2 Tiempo 3
  11. 11. Escuela de Restauración Ecológica Entre las tensiones y los disturbios T D Máx. D Función y estructura D T Min. Tiempo Barrera & Valdes 2007
  12. 12. Escuela de Restauración Ecológica ¿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
  13. 13. Escuela de Restauración Ecológica Ejemplos de poblaciones Población humana Especies de garzas: Eudocymus ruber, Egretta thula, Ardea cocoi, Mesembrinibis cayennensis Ganado cebú
  14. 14. Escuela de Restauración Ecológica Ejemplo de comunidad
  15. 15. Escuela de Restauración Ecológica Ejemplo de un ecosistema
  16. 16. Escuela de Restauración Ecológica Ejemplo de un paisaje
  17. 17. Escuela de Restauración Ecológica 1. Brinda los Conceptos 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.
  18. 18. Escuela de Restauración Ecológica 1. Brinda los Conceptos 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)
  19. 19. Escuela de Restauración Ecológica 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.
  20. 20. Escuela de Restauración Ecológica Funciones de la fauna Redes tróficas 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.
  21. 21. Escuela de Restauración Ecológica 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.
  22. 22. Escuela de Restauración Ecológica El Concepto de Nicho (entre Elton y Hutchison) 1. La Función de las especies en los ecosistemas. 2. Hipervolumen de n dimensiones Función y estructura 3. la sucesión y el llenado de nichos (EL Nicho vacante o vacío). ¿Cuándo se llenan todos los nichos? Tiempo
  23. 23. Escuela de Restauración Ecológica Para expresar todas las relaciones El Concepto de de los individuos y poblaciones a todos los aspectos de su ambiente. Nicho Así como su papel dentro de las (entre Elton y Hutchison) 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.
  24. 24. Escuela de Restauración Ecológica El Concepto de Hábitat Es el lugar donde una especie puede desarrollarse y desarrollar sus actividades sin ningún tipo de restricción. Las especies generalistas y las especialistas Calidad del hábitat Espacio
  25. 25. Escuela de Restauración Ecológica Qué es un ecosistema? Abióticos Espacio y Interacciones Tiempo Bióticos
  26. 26. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Fuente de energía Elementos Oxígeno (O2) Abióticos Dióxido de carbono (CO2) Nitrógeno (N2) Carbono Orgánico (CO) Aire, agua, suelo Agua (H2O) Fósforo (P) Potacio (K) Sodio (Na) Magnesio (Mg) Manganeso (Mn) Hierro (Fe) Calcio (Ca)
  27. 27. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Productores Algas Líquenes Hepáticas Musgos Helechos Elementos Gimnoespermas Angioespermas Bióticos Consumidores Fauna Invertebrados Vertebrados Hongos
  28. 28. Escuela de Restauración Ecológica Compartimentos o depósitos Vegetación: su organización espacial Rasante, herbácea, arbustiva y arbórea
  29. 29. Escuela de Restauración Ecológica Compartimentos o depósitos Fauna: su organización espacial Invertebrados (acuático, suelo, vegetación, fauna) Vertebrados (Peces, anfibios, réptiles, aves y mamíferos)
  30. 30. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Compartimentos o depósitos Suelo Se organiza en capas u horizontes
  31. 31. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema M, MINERAL Componentes M.ORGÁNICA del suelo AIRE AGUA Composición volumétrica aproximada : 45, 5, 25 y 25 %, respectivamente.
  32. 32. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema TEXTURA DEL SUELO •Partículas de muy diferente tamaño Grava > arena > limo > arcilla Diferencias en valor límite para definir cada clase ESCALAS GRANULOMÉTRICAS
  33. 33. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema ESTRUCTURA PERFIL DEL SUELO: Corte vertical del terreno Diferencias entre regiones HORIZONTES
  34. 34. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Componente biótico del suelo • MACROFAUNA: Vertebrados: Ratones, conejos Artrópodos: Hormigas, termitas, cucarrones Anélidos: Gusanos Moluscos: Caracoles
  35. 35. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Componente Biótico MESOFAUNA: Detritívoros * Artrópodos: Collembola * Anélidos Predadores * Artrópodos: Protura MICROFAUNA: Detritívoros, predadores, fungivoros, bacterivoros • Nemátodos, Rotifera (Ositos de agua), Protozoa (Amoeba)
  36. 36. Escuela de Restauración Ecológica Componentes del ecosistema Compartimentos de los ecosistemas? FUENTE DE PRODUCTORES CONSUMIDORES ENERGIA M.O. NUTRIENTES Productores: Fotosíntesis Consumidores: Respiración Descomponedores: Respiración Almacenamiento y redistribución de nutriente Fuente: Odum 1969 Lugo & Morris 1981
  37. 37. Escuela de Restauración Ecológica 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).
  38. 38. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica 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
  39. 39. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • 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
  40. 40. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • Cambio de ƒ(N) por unidad de t N = Noert Tamaño poblacional Nn aumenta con el tiempo N = Tamaño poblacional dN o número de individuos ----- = rtN N2 dt N1 N0 t1 t2 t = tiempo en meses
  41. 41. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • 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
  42. 42. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica r? Abundancia N? K? Tiempo
  43. 43. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • 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)
  44. 44. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • 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)
  45. 45. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica • 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.
  46. 46. Escuela de Restauración Ecológica Niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica A mayor densidad N, r disminuye hasta llegar al valor 0, cuando N = K
  47. 47. Escuela de Restauración Ecológica 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?
  48. 48. Escuela de Restauración Ecológica 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).
  49. 49. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica Gremio trófico: Grupos de especies que presentan similaridad en su dieta, estrategia de forrajeo y estrato de forrajeo (Root 1967; Fauth et al., 1996). Ensamblaje: Grupo de especies filogenéticamente emparentado dentro de la comunidad (Fauth et al., 1996) Diglossopis cyanea Lesbia nuna Ochthoeca fumicolor
  50. 50. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica Atributos de las comunidades (Begon et al., 1999) 1. Riqueza de especies 2. Riqueza de grupos funcionales 3. Estructura vertical Tamaño 4. Estructura horizontal 5. Estructura trófica 6. Tipos de Interacciones 8. Estado sucesional Espacio
  51. 51. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica Atributos de la biodiversidad •La biodiversidad o diversidad biológica es entendida como la diversidad en un lugar y en un tiempo a nivel de: – Genes – Poblaciones y Especies – Comunidades y Ecosistemas – Paisajes Noss 1990
  52. 52. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica 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. (Whittaker, 1972)
  53. 53. Escuela de Restauración Ecológica Índices para medir la diversidad alfa Claudia E. Moreno 2001
  54. 54. Escuela de Restauración Ecológica Índices para medir la diversidad Beta Claudia E. Moreno 2001
  55. 55. Escuela de Restauración Ecológica Índices para medir la diversidad Gama Claudia E. Moreno 2001
  56. 56. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica 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).
  57. 57. Escuela de Restauración Ecológica Otros niveles de organización importantes para abordar la restauración Ecológica Paisaje: Unidades de Cobertura
  58. 58. Escuela de Restauración Ecológica La escala como una herramienta importante para abordar la restauración Ecológica 1. El espacio: Desde la microescala hasta la macroescala
  59. 59. Escuela de Restauración Ecológica El clima y su incidencia sobre la distribución de las especies Efecto del calentamiento del sol sobre la tierra
  60. 60. Escuela de Restauración Ecológica Calor y humedad del aire aumenta en los trópicos
  61. 61. Escuela de Restauración Ecológica Distribución de las zonas más húmedas y más secas en el planeta.
  62. 62. Escuela de Restauración Ecológica Movimiento de las corrientes oceánicas
  63. 63. Escuela de Restauración Ecológica Las corrientes frías favorecen la abundancia de peces
  64. 64. Escuela de Restauración Ecológica La topografía y las condiciones edáficas producen variaciones locales
  65. 65. Escuela de Restauración Ecológica Formas de vida de Raunkiaer
  66. 66. Escuela de Restauración Ecológica Esquema de clasificación de las comunidades de plantas
  67. 67. Escuela de Restauración Ecológica Grandes biomas del mundo
  68. 68. Escuela de Restauración Ecológica Bioma de desierto subtropical: desierto de Sonora

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