FLUJO DE ENERGÍA, EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y … · están en desequilibrio debido a disturbios...
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Ciclos sedimentarios o locales:
P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, B, Cl, Mo, Mn y Fe
Ciclos atmosféricos o globales:
C, H, O, N, S
Equilibrio ecológico Capacidad de un ecosistema en mantener su
estructura (riqueza, abundancia relativa de las especies, biomasa en pie, relaciones tróficas) y funcionamiento (productividad, descomposición, eficiencias energéticas) dentro de ciertos intervalos de valores, a lo largo del tiempo.
Concepto Definición
Estabilidad Capacidad de un ecosistema de mantener su funcionamiento más o menos contante a lo largo del tiempo.
Resiliencia (elasticidad) Velocidad a la cual un ecosistema recupera su estructura y funcionamiento después de un disturbio.
Resistencia Capacidad de un ecosistema para mantener su estructura y funcionamiento ante un disturbio.
Ecosistema frágil Ecosistema que se mantiene estable sólo en un ámbito estrecho de condiciones ambientales.
Ecosistema robusto Ecosistema que se mantiene estable en un amplio ámbito de condiciones ambientales.
Conceptos asociados
Conceptos asociados
Concepto Definición Disturbio Causa de las perturbaciones. Eventos aleatorios,
generalmente súbitos, que dañan o matan organismos, abriendo espacios de colonización. P. ej.: incendios, pisoteo, construcción de carreteras, erupciones, inundaciones, ciclones, derrames de petróleo, introducción de ganado, etc.
Perturbación Consecuencia de los disturbios. Daños causados por lo disturbios a los organismos y a los ecosistemas. P. ej.: Baja productividad, ausencia de sombra, pérdida de carbono, muerte de insectos polinizadores y descomponedores, incremento de la necromasa (biomasa muerta), etc.
tiempo
Des
com
posi
ción
ALTA RESILIENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
BAJA RESILIENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
Des
com
posi
ción
Equilibrio ecológico
tiempo
Riq
ueza
de
espe
cies
BAJA RESISTENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
Riq
ueza
de
espe
cies
ALTA RESISTENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
Equilibrio ecológico
Temperatura anual
Pre
cipi
taci
ón a
nual
ECOSISTEMA ROBUSTO
Punto estable
Punto inestable
Temperatura anual P
reci
pita
ción
anu
al ECOSISTEMA
FRÁGIL
Punto estable
Punto inestable
Equilibrio ecológico
Equilibrio ecológico Dos componentes: ∗ Persistencia (ausencia de extinción) ∗ Constancia (nulos o pocos cambios en densidades, biomasas
y proporciones de cada especie) Dos procesos intervienen: ∗ Sucesión: cambios “determinísticos” (algunos son
aleatorios) en el tiempo. Proceso de cambio no estacional en la estructura de la comunidad y funcionamiento del ecosistema.
∗ Disturbios: cambios estocásticos. Evento discreto que altera la estructura de la comunidad y funcionamiento del ecosistema abriendo espacios de colonización.
Equilibrio ecológico
A pequeña escala espacial los sistemas ecológicos están en desequilibrio debido a disturbios (estado no estacionario). A gran escala espacial los sistemas ecológicos están en equilibrio debido a que se igualan los procesos de sucesión con los de disturbio. Los ecosistemas son mosaicos de parches de distinta edad sucesional (estado estacionario).
Turner et al. (1993)
Naturaleza dinámica y mosaicos
Los ecosistemas están en un constante proceso dinámico de adaptación al ambiente de modo que la estabilidad es sólo un concepto apropiado a nuestras limitadas capacidades de observación del tiempo y del espacio (Golley, 1974).
No existe un ecosistema en equilibrio a largo plazo: existe una
probabilidad de que sufran disturbios de diversa índole. Teoría del mosaico. Un ecosistema natural a escala de paisaje está
representado por un mosaico de parches con diferente desarrollo sucesional (Levin y Paine, 1974).
Régimen de disturbios
La dinámica de un ecosistema depende del régimen de disturbio (Pickett y White, 1985; Rykiel, 1986):
∗ Frecuencia de disturbios o intervalo de tiempo entre disturbios sucesivos.
∗ Tasa de recuperación al disturbio o tiempo requerido para que éste se recupere.
∗ Extensión del disturbio. ∗ Extensión del paisaje original.
Deterioro ecológico Proceso de degradación y destrucción de ecosistemas debido
a las acciones directas e indirectas del hombre. Daño que los seres humanos provocamos a los ecosistemas
causando desequilibrio al satisfacer nuestras necesidades (Carabias et al., 2009).
Escalas a las que opera el deterioro ecológico
Escala global Escala local
•Cambio climático •Agujero de ozono •Desertificación •Pérdida de la biodiversidad
•Deforestación •Pérdida y degradación de suelos •Problemas de uso de agua •Contaminación
Carabias et al. (2009)
Manifestaciones generales del deterioro ecológico
(1) incremento en la frecuencia, extensión e intensidad de los disturbios, (2) cambios drásticos en las condiciones ambientales, (3) baja disponibilidad de recursos para los organismos y el hombre, (4) alta incidencia de interacciones antagonistas (parasitismo,
depredación y competencia) para los organismos nativos y el hombre, y
(5) contaminación.
Causas del deterioro ecológico a escala global
1. El elevado crecimiento poblacional humano 2. Patrones de consumo excesivo 3. Uso de tecnologías inadecuadas o mal aplicadas 4. Gobernabilidad reciente
Carabias et al. (2009)
2. Patrones de consumo excesivo Carabias et al. (2009)
• Aunque la biomasa del hombre no alcanza el 1%, éste consume el 16-40% de la PPN del planeta.
• La cantidad de desechos que produce sobrepasaron la capacidad de carga del planeta desde 1980: ahora la sobrepasan en un 20% por encima de ella.
2. Patrones de consumo excesivo Carabias et al. (2009)
• El consumo de la mayoría de los productos manufacturados no responden a necesidades básicas, sino a patrones culturales y educativos. Complace deseos refinados e incluso nuestros antojos más insignificantes y absurdos.
Uso, consumo y desechos por un ser humano estadunidense
Concepto Cantidad
Gases atmosféricos (CO2, CO, CFC, etc.) 1.5 millones de kg
Desechos líquidos 10 millones de kg
Minerales usados 700 mil kg
Energía usada 4 mil barriles de petróleo
Consumo de vegetales 25 toneladas
Consumo de productos animales 28 toneladas
Hall et al. (1994)
Cambio global y ciclos biogeoquímicos • Se añade gran cantidad de carbono a la atmósfera por quema de
combustibles fósiles e incendios forestales
• Los cultivos de arroz y el ganado vacuno incrementan la cantidad de metano en la atmósfera. En 1970 1,200 millones de vacas produjeron 16 millones de toneladas de metano.
Cambio global y ciclos biogeoquímicos • La fijación de nitrógeno industrial provoca: (1) amarillamiento de las
hojas de pinos, (2) acidificación de suelos, (3) reduce la fertilidad de suelos por calcio, potasio y magnesio, (3) reduce la diversidad de plantas, (4) reduce la calidad del agua (muerte cerebral y muerte de niños), (5) provoca eutroficación de ecosistemas acuáticos.
Cambio global y rutas evolutivas • Las poblaciones de los bordes de la distribución geográfica tienden a
separarse (Hampe y Petit, 2005).
• El proceso evolutivo de poblaciones pequeñas sería por deriva génica con una consecuente reducción en la variabilidad génica.
• El cambio genético adaptativo puede ser más lento que el cambio climático (Etterson y Shaw, 2001).
Cambio global y rutas evolutivas
• La respuesta al cambio climático es debido más a plasticidad fenotípica que a procesos evolutivos (Gienapp et al., 2008)
• Extinción de especies especialistas y dominancia de especies “maleza” que tenderán a diversificarse (Tilman y Lehman, 2001)
• Los efectos del cambio climático sobre los mamíferos de Norteamérica serán impredecibles (Alroy et al., 2000).
Concepto Definición
Áreas naturales protegidas
Zonas de protección de la diversidad biológica y los recursos naturales y culturales que proteja la provisión de servicios ambientales
Uso sostenible de recursos
Modo de uso de recursos que busca mejorar las condiciones de vida de la población humana. Garantizando la provisión de éstos a las generaciones futuras
Soluciones al deterioro
Concepto Definición
Tecnologías amigables
Técnicas de producción de bienes y energía que reducen al mínimo el deterioro ambiental.
Restauración ecológica
Técnicas encaminadas a recuperar la trayectoria original de un ecosistema que ha sido dañado o destruido por actividades humanas.
Regla de las tres erres Cambio en los hábitos de uso y consumo de productos: reducir, reutilizar y reciclar los productos que consumimos diariamente.
Soluciones al deterioro
Regla de las tres erres Concepto Definición
Reducir Disminuir al máximo o suprimir la emisión de contaminantes que tienen ciertas sustancias que usamos, como insecticidas y gasolinas.
Reutilizar Volver a aprovechar las cosas que se mantienen en buen estado después de su uso inicial, sin modificarlas o procesarlas
Reciclar Proceso de reicorporación de los materiales de desecho en la fabricación de nuevos productos