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
Escuela de Restauración Ecológica
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
Escuela de Restauración Ecológica
Cantera localizada en la divisoria de aguas,
al norte de la ciudad .
¿Por qué
restaurar?.
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Finca con fuertes problemas de erosión en
los alrededores de la laguna de Suesca.
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Bosque de roble fragmentado en Arcabuco
Boyacá
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Plantación de exóticas quemada en los
cerros orientales, al oriente de la cantera
Soratama.
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Páramo degradado por uso agropecuario, con
cultivo de papa. Suesca – Cundinamarca.
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Zonas de recarga afectadas por uso
agropecuario. Municipio de Guachetá
Escuela de Restauración Ecológica
¿Por qué
restaurar?.
Áreas afectadas por
especies invasoras en
Cerros Orientales de
Bogotá.
Escuela de Restauración Ecológica
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
Escuela de Restauración Ecológica
Entre las tensiones y los disturbios
T D
T
D
D
Tiempo
Función y
estructura
Min.
Máx.
Barrera & Valdes 2007
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
Escuela de Restauración Ecológica
Ejemplos de poblaciones
Ganado cebú
Especies de garzas:
Eudocymus ruber,
Egretta thula,
Ardea cocoi,
Mesembrinibis
cayennensis
Población humana
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.
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)
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.
Escuela de Restauración Ecológica
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
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.
Escuela de Restauración Ecológica
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?
Escuela de Restauración Ecológica
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.
Escuela de Restauración Ecológica
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
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Qué es un
ecosistema?
Espacio
y
Tiempo
Abióticos
Bióticos
Interacciones
Escuela de Restauración Ecológica
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
Escuela de Restauración Ecológica
Componentes del
ecosistema
Elementos
Bióticos
ProductoresAlgas
Líquenes
Hepáticas
Musgos
Helechos
Gimnoespermas
Angioespermas
Consumidores
Fauna
Invertebrados
Vertebrados
Hongos
Escuela de Restauración Ecológica
Vegetación: su organización
espacialRasante, herbácea, arbustiva y arbórea
Compartimentos o
depósitos
Escuela de Restauración Ecológica
Fauna:su organización espacial
Invertebrados
(acuático, suelo, vegetación, fauna)
Vertebrados
(Peces, anfibios, réptiles, aves y
mamíferos)
Compartimentos o
depósitos
Escuela de Restauración Ecológica
Componentes del ecosistema
Compartimentos
o
depósitos
SueloSe organiza en capas
u horizontes
Escuela de Restauración Ecológica
Componentes del ecosistema
Componentes
del suelo
M, MINERAL
M.ORGÁNICA
AIRE
AGUA
Composición volumétrica aproximada : 45, 5,
25 y 25 %, respectivamente.
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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
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Componentes del ecosistema
ESTRUCTURA
PERFIL DEL SUELO:
Corte vertical del terreno
Diferencias entre regiones
HORIZONTES
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Componentes del ecosistema
Componente biótico del suelo
• MACROFAUNA:
Vertebrados: Ratones, conejos
Artrópodos: Hormigas, termitas,
cucarrones
Anélidos: Gusanos
Moluscos: Caracoles
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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)
Escuela de Restauración Ecológica
Componentes del ecosistema
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
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).
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
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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
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Niveles de organización importantes para abordar la
restauración Ecológica
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
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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
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Niveles de organización importantes para abordar la
restauración Ecológica
Tiempo
Ab
un
da
nc
ia
r ?
N ?
K ?
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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)
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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)
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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.
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
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?
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).
Escuela de Restauración Ecológica
Otros niveles de organización importantes para
abordar la restauración Ecológica
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
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Otros niveles de organización importantes para
abordar la restauración Ecológica
(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
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Otros niveles de organización importantes para
abordar la restauración Ecológica
– 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
Escuela de Restauración Ecológica
Otros niveles de organización importantes para
abordar la restauración Ecológica
(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.
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).
Escuela de Restauración Ecológica
Otros niveles de organización importantes para
abordar la restauración Ecológica
Paisaje: Unidades de Cobertura
Escuela de Restauración Ecológica
La escala como una herramienta importante para
abordar la restauración Ecológica1. El espacio: Desde la microescala
hasta la macroescala
Escuela de Restauración Ecológica
Efecto del calentamiento del sol sobre la tierra
El clima y su incidencia sobre la distribución de
las especies
Escuela de Restauración Ecológica
La topografía y las condiciones edáficas producen
variaciones locales