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1 ECOLOGIA DE PAISAJES Martín R. Aguiar. Cátedra de Ecología. Facultad de Agronomía. UBA. Los objetivos de estas primeras clases del curso son refrescar los conceptos ecológicos generales y luego introducir los principales conceptos de Ecología de Paisajes. La naturaleza presenta una gran diversidad de formas y aspectos. Entender esa diversidad es el trabajo de la ecología que es la ciencia que estudia las causas de la abundancia y la distribución de los organismos en la naturaleza (Krebs 1972). Este es el esquema general de las ciencias biológicas o de la tierra. Por ejemplo, Paracelso (1559) indica en “Archidoxis magica” (Citado en “Las palabras y las cosas” M. Foucault, 2002 pag.40-41.) que “Nosotros los hombres, descubrimos todo lo que está oculto en las montañas por medio de signos y de correspondencias exteriores; así encontramos todas las propiedades de las hierbas y todo lo que está en las piedras.” En particular, los ecólogos inicialmente describen la heterogeneidad y, basados en la teoría ecológica, proponen hipótesis sobre los procesos que están actuando. Luego ponen a prueba las hipótesis, o más exactamente sus predicciones, por medio de estudios de diferentes tipos. Este procedimiento se puede aplicar para estudiar los procesos que originaron los patrones o bien los que mantienen a la comunidad con la organización que observamos en la naturaleza. No necesariamente los procesos que originan y mantienen los patrones de organización son los mismos. La Teoría Ecológica cumple un papel importante pues es la que por un lado nos orienta en la observación y por el otro nos permite inferir los procesos que actúan detrás del patrón. La teoría esta siendo evaluada cada vez que una hipótesis es sometida a la prueba experimental. La sucesiva acumulación de datos experimentales permite ir modificando y corrigiendo la teoría. Hipótesis, experimentos e inferencias ecológicas La ecología en particular y la ciencia en general están impregnadas de principios o máximas que forman nuestra visión 'pre-analítica' de cómo es la realidad. Bunge (1974) al referirse a ellas, hace la siguiente enumeración, 1. Existe un mundo externo. 2. El mundo externo está compuesto por cosas. 3. Estas cosas tienen formas. 4. Las cosas están asociadas formando sistemas. 5. Cada sistema (excepto el universo) interactúa con otros sistemas en algunos aspectos pero están aislados con algún otro sistema en algún respecto. 6. Todo cambia. 7. Nada viene de nada ni va a la nada. 8. Todo satisface leyes. 2 9. Estas leyes pueden ser de diferente tipo, por ejemplo, causales o probabilísticas. 10. Existen diferentes niveles de organización. Es posible utilizar estos principios para analizar los sistemas ecológicos. Por lo pronto, la idea de sistema ecológico compuesto por organismos y ambiente se conecta claramente con el principio 4. Estos sistemas ecológicos no sólo pueden ser descriptos en términos de sus componentes (principio 3) sino en términos del tipo y grado de asociación (aquí definido como interacción) entre sus componentes (principio 4). La descripción de los componentes de un sistema se denomina estructura mientras que el tipo y grado de asociación junto con la estructura determinan el funcionamiento. Por ejemplo, en el sistema ecológico "población de mariposas", la estructura esta descripta por la proporción de sexos, la estructura de edades (estadios de las mariposas [larvas, ninfas, adultos]), la densidad, la distribución espacial, etc. El funcionamiento, en cambio, está descripto por la tasa de crecimiento, las migraciones, la velocidad con que se cumple el ciclo, huevo, gusano, crisálida, adulto. Los sistemas ecológicos interactúan con otros sistemas ecológicos (principio 5), y entonces en nuestro ejemplo de las mariposas, esta población interactúa con otras poblaciones. Las mariposas se alimentan de plantas, son parasitadas por microhimenópteros o depredadas por pájaros. El principio 6 es el fundamento del estudio de dinámica de poblaciones. La ecología busca resumir los avances del conocimiento en leyes (principios 8 y 9). Quizás sería oportuno resaltar aquí que los sistemas ecológicos son sistemas biofísicos y que por lo tanto su estructura y funcionamiento está regido tanto por leyes 'biológicas' como por leyes físico-químicas. Las leyes biológicas dan cuenta por ejemplo de las interacciones interespecíficas, de la evolución adaptativa, de la densodependencia del crecimiento de las poblaciones. Las leyes físico-químicas dan cuenta de la conservación de la masa, de la ineficiencia de los procesos de transformación de energía. Finalmente, en ecología se reconocen niveles de organización tal cuál lo explicamos más adelante (principio 10). ¿Cómo trabajan los ecólogos? ¿Qué procedimientos utilizan para concretar las investigaciones que realizan? La ecología, al igual que las otras ciencias utiliza el método científico. Este es un proceso cíclico en el que se transita sucesivamente por las etapas de teorías, observación, hipótesis, experimentos o estudios de comprobación, nuevas observaciones, formulación de nuevas hipótesis. En general, las observaciones iniciales son interpretadas a la luz de los conocimientos o ideas prevalecientes en ese momento (teoría). Esta interpretación lleva a proponer una hipótesis que explica el fenómeno (si ocurre A entonces ocurrirá B). La hipótesis o una predicción1 derivada de ella es sometida a la prueba experimental (modificamos el sistema de manera que ocurra A y comprobamos si ocurre B). Esta prueba o estudio genera nuevas observaciones que pueden corroborar o no la hipótesis o la predicción. La reformulación de hipótesis o la acumulación de nuevas observaciones llevan a proponer nuevas hipótesis que guían nuevos experimentos. En ecología muchos de los procesos son 'invisibles'. Por ejemplo, no es posible observar como las plantas compiten por una molécula de agua o de nitrato, o no es posible observar 1 Mientras las hipótesis, en general, hacen referencia a un proceso, las predicciones hacen referencia a los aspectos del sistema que cambiarán y que se van a medir concretamente. 3 que el crecimiento de una población de mariposas este siendo limitado por la temperatura. Para poner a prueba que existe competencia los ecólogos miden y comparan el crecimiento de individuos y poblaciones al modificar las condiciones. Por ejemplo, comparan el crecimiento de plantas creciendo individualmente o acompañadas de otras plantas o comparan el crecimiento de una población en condiciones naturales o con suplemento de calor. Los números que describen crecimiento individual o de poblaciones en dos momentos o situaciones son comparados y con la ayuda de la teoría son interpretados (Fig 1). De las diferencias en las respuestas se infiere el proceso ya sea de competencia por recursos o de tolerancia a bajas temperaturas. Los ecólogos entonces ganan conocimiento sobre los procesos ecológicos que estudian al comparar situaciones (patrones) contrastados de número de individuos o abundancia de factores. Estos patrones contrastados pueden ser espontáneos o experimentalmente manipulados por el investigador. Figura 1 Representación esquemática del proceso de inferencia ecológica. Dos patrones de distribución y abundancia de organismos o de factores son comparados a la luz de la teoría ecológica. La comparación permite inferir que el proceso ecológico ha ocurrido o está ocurriendo. Sistemas ecológicos en el tiempo y en el espacio La estructura y el funcionamiento de los sistemas ecológicos pueden ser estudiadas a distintas escalas espaciales y temporales. Desde el punto de vista espacial el rango de tamaños de un sistema ecológico puede ser unos pocos cm³ hasta toda la biosfera. El rango de escalas temporales va de lapsos menores al minuto hasta milenios. Por ejemplo, al analizar elpastoreo de un grupo de ciervos, un ecólogo puede dedicarse a estudiar la forma en que un animal selecciona qué parte de una planta come, cómo se mueve entre estaciones de pastoreo, que áreas de un paisaje utilizan (lomas secas o bajos húmedos), o cómo migra con el cambio de estaciones dentro de una región de miles de km². Ecólogos interesados en el cambio global pueden estar interesados en estudiar las respuestas de diferentes poblaciones de grandes herbívoros al calentamiento global en diferentes regiones del globo. Una de las dificultades del estudio de rangos tan amplios de escala es la definición de la heterogeneidad. A cada escala es posible describir una heterogeneidad conformada por distinto entes. A medida que se cambia de escala cambian los entes y por lo tanto cambia la Patrón 1 Patrón 2 Teoría Inferencia del proceso ecológico Análisis Conclusión 4 heterogeneidad. Para entender esta idea podemos recurrir a la analogía de un paracaidista que en su caída puede observar cada vez más detalles de la superficie terrestre a medida que desciende, pero al mismo tiempo la heterogeneidad del mosaico de la superficie terrestre que observa va cambiando también. Diferentes escalas espaciales generalmente requieren utilizar diferentes escalas temporales. Por ejemplo, un ecólogo puede estar interesado en estudiar el movimiento de los animales en una región de miles de km². A esa escala espacial es necesario evaluar la estacionalidad climática y la variabilidad climática interanual a escala de años y décadas. En cambio, si quiere estudiar el movimiento dentro un área de hectáreas, debería estudiar la variabilidad ambiental dentro del día. Principios Ecológicos Generales En este curso usamos la palabra ecología para denominar a la ciencia que estudia las relaciones entre los organismos y su ambiente. Es decir que el curso trata sobre los principios naturales que rigen estas relaciones y no sobre un sistema de valores o creencias, un código de comportamiento, o un método para tratar los deshechos humanos. Estos últimos se relacionan con la Ciencia Ambiental. Es posible hacer un resumen de los 15 principios que se estudiaron en el curso de ecología previo: 1. El comportamiento de un organismo es afectado por factores abióticos y bióticos (otros organismos) de su ambiente. Cambios en el comportamiento individual pueden también promover cambios en su crecimiento, reproducción, mortalidad o movimiento. 2. Los organismos se encuentran asociados en diferentes niveles de organización biológica tales como: poblaciones, comunidades, ecosistemas. 3. Los diferentes niveles de organización biológica pueden ser comprendidos como sistemas compuestos por diferentes componentes. 4. Los componentes de estos sistemas ecológicos (poblaciones, comunidades, ecosistemas) interactúan por intercambio de energía, materia e influencias. 5. Los sistemas ecológicos son dinámicos es decir que cambian en el tiempo. 6. Las poblaciones, conjuntos de individuos de una misma especie, cambian de tamaño como resultado del balance entre procesos que aumentan el número de individuos (natalidad e inmigración) y procesos que reducen el número de individuos (mortalidad y emigración). Este proceso es llamado demografía. 7. Estos procesos demográficos pueden o no estar controlados por la densidad de individuos en la población. 8. Las poblaciones cambian su composición genética como resultado de reproducción diferencial de diferentes genotipos. Este proceso es llamado evolución. 9. La evolución y la demografía de las poblaciones dependen de los factores abióticos y bióticos del ambiente. Entre los factores bióticos están las interacciones entre individuos de la misma especie y las interacciones entre individuos de distinta especie. 10. Las comunidades bióticas, conjuntos de poblaciones presentes en un lugar, pueden cambiar su composición específica como resultado de cambios en los tamaños de las diferentes poblaciones o de invasiones y extinciones locales. 11. Los cambios en la composición de las comunidades están regulados por interacciones directas e indirectas entre poblaciones, y entre poblaciones y el ambiente abiótico. 5 12. Un ecosistema es una unidad compuesta por una comunidad biótica y su ambiente abiótico unificada por transferencias de materia, energía e influencias entre estos componentes. 13. Las transferencias de energía tienen eficiencias menores que 1, por lo que en cada paso una fracción de la energía se pierde de los ecosistemas y en última instancia de la Tierra. 14. Las transferencias de materia conservan la masa. Si bien los materiales pueden estar más o menos disponibles para los organismos, se conservan en la Tierra. 15. Los ecosistemas cambian en el tiempo como resultado de procesos endógenos, tales como las interacciones entre poblaciones, o como resultado de fenómenos exógenos, como por ejemplo los disturbios que alteran su estructura. Niveles de organización biológica Desde la formación de la Tierra, hace aproximadamente 4.500 millones de años, la biosfera ha evolucionado y aumentado en complejidad. Durante los primeros 3.500 millones de años la evolución fue predominantemente bioquímica, es decir que estuvo caracterizada por cambios y aumento de la complejidad bioquímica (e.g. glucólisis y cadena respiratoria, fotosíntesis). Con la aparición de organismos multicelulares la evolución se ha manifestado, principalmente, como cambios en la morfología de los organismos. La diversidad de formas que observamos en el registro fósil y en nuestros ecosistemas es producto de esta segunda fase en la evolución de la biota. La suma o producto de la evolución de la biota ha generado un nivel creciente de diversidad en la forma en que interaccionan los organismos y las especies entre sí. Actualmente tiene sentido describir esa diversidad en niveles de organización biológica que ayudan a entender y trabajar con ella. En general se describen 6 niveles de organización: célula, organismo, población, comunidad, ecosistema y biosfera. Célula. Es la unidad funcional mínima que se puede reproducir y tiene la información y la potencialidad para generar un individuo. En organismos multicelulares las células integran tejidos que cumplen distintas funciones. En general, este nivel es estudiado por la fisiología vegetal y animal y no es estudiado directamente por ecólogos. Organismo. Esta es la unidad funcional de los siguientes niveles de organización estudiados por la ecología, pues los organismos son los que interaccionan con el ambiente y con los otros organismos. Población. Es un grupo de organismos que interactúan a través de intercambio genético. Este nivel puede hacer referencia a un conjunto de individuos que coinciden en tiempo y espacio, población local, o al total de individuos de una especie, población específica. Comunidad. Es un grupo de poblaciones que interactúan entre sí y con el ambiente. Esta mutua influencia determina no sólo cambios en el tamaño de las poblaciones sino también cambios evolutivos. Estos cambios genéticos que no involucran intercambio de gametas se denomina co-evolución. Al considerar este nivel de organización podemos referirnos a una 6 comunidad concreta con coordenadas espaciales y temporales o en forma abstracta a un conjunto de poblaciones. Ecosistema. Es el sistema formado por un grupo de poblaciones que interactúan entre sí y con los factores del ambiente como suelos y clima. A diferencia de la comunidad el ecosistema es definido desde la perspectiva de los intercambios de energía y materia entre los organismos entre si y con el ambiente. En un ecosistema definimos niveles tróficos como productores (autótrofos) o consumidores (heterótrofos) y además incluimos los reservorios de materiales en el ambiente y la energía incidente sobre los organismos. Biosfera. Es el conjunto de los organismos vivos (biota) que habitan en la Tierra.La biosfera interactúa con el ambiente físico de la Tierra. En la biosfera se acumulan materiales de acuerdo con la estequiometría de los tejidos de los organismos. Los niveles de organización pueden ser caracterizados de acuerdo con su estructura y funcionamiento. La Tabla 1 presenta los atributos que estudiamos para caracterizar estructura y funcionamiento de los niveles de organización que mas comúnmente se estudian en la Ecología. Tabla 1. Estructura y funcionamiento de los niveles de organización biológica comúnmente estudiados en ecología. Niveles de Organización Atributos Descriptivos Estructura Funcionamiento Individuo Población Comunidad Ecosistema Tasa de fotosíntesis Tasa relativa de crecimiento Tasas de absorción de materiales Morfología Tamaño relativo de órganos Densidad Estructura de tamaños/edades Distribución espacial Proporción de sexos Tasa de natalidad Tasa de mortalidad Tasa de inmigración y emigración Tasa de crecimiento Comportamiento Número de niveles tróficos Tamaño relativo de niveles tróficos Tamaño de reservorios de materiales Estructura del paisaje Composición específica, riqueza, diversidad Organización espacial Interacciones interespecíficas Tasas de colonización Tasas de extinción Productividad de cada nivel trófico Tasas de circulación de materiales Eficiencia de transferencia de energía y materiales Movimiento de materiales en el paisaje Niveles de Organización Atributos Descriptivos Estructura Funcionamiento Individuo Población Comunidad Ecosistema Tasa de fotosíntesis Tasa relativa de crecimiento Tasas de absorción de materiales Morfología Tamaño relativo de órganos Densidad Estructura de tamaños/edades Distribución espacial Proporción de sexos Tasa de natalidad Tasa de mortalidad Tasa de inmigración y emigración Tasa de crecimiento Comportamiento Número de niveles tróficos Tamaño relativo de niveles tróficos Tamaño de reservorios de materiales Estructura del paisaje Composición específica, riqueza, diversidad Organización espacial Interacciones interespecíficas Tasas de colonización Tasas de extinción Productividad de cada nivel trófico Tasas de circulación de materiales Eficiencia de transferencia de energía y materiales Movimiento de materiales en el paisaje 7 Definiciones de Ecología de Paisajes Turner (1998). La ecología del paisaje estudia la interacción entre el patrón espacial (la cantidad y la configuración de algo dentro de un área) y los procesos ecológicos – es decir las causas y las consecuencias de la heterogeneidad espacial a través de un rango de escalas. Es importante destacar que los ecólogos de paisajes estudian las diferencias o disimilitudes a través del tiempo, lo que se denomina heterogeneidad temporal. En general, la ecología del paisaje enfatiza las escalas grandes. Los ecólogos de paisaje a menudo habla de tres aspectos importantes del paisaje: estructura, función y cambio. Wiens (2002). La ecología del paisaje trata de las causas y consecuencias de la composición y configuración del mosaico del paisaje. Naveh & Lieberman (2001). La ecología del paisajes es una rama joven de la ecología moderna que trata de las inter-relaciones entre el hombre y los paisajes naturales y antrópicos. ¿Qué aspectos caracterizan al paisaje? Farina (1998). La ecología del paisaje es una ciencia (rama de la ecología) joven que no tiene una única definición y conceptos. Existe un amplio grupo de disciplinas convergen en la dirección de la ecología del paisaje; por esta razón hay varias definiciones de paisaje: • El carácter total de una región (von Humboldt, citado en Farina 1988). • Los paisajes son entidades físicas, ecológicas y geográficas totales, y que integran todos los patrones y procesos naturales y los creados por el hombre (Naveh 1987, citado en Farina 1988). • Los paisajes son un área heterogénea compuesta por conjuntos de ecosistemas que interactúan y que se repiten en una forma similar en una región (Forman y Godron 1986, citado en Farina 1988). • Un paisaje está compuesto por múltiples elementos (o parches) y la variedad de esos elementos crea heterogeneidad dentro del área (Wiens 2002, citado en Farina 1988). Estructura [composición y estructura] y función de sistemas ecológicos Los sistemas ecológicos se ordenan desde un punto de vista jerárquico en niveles de organización. Por otro lado aprendimos que existe una relación entre la estructura y el funcionamiento de los sistemas. Finalmente, hemos visto que bastante más recientemente una rama de la ecología comenzó a preguntarse específicamente ¿cómo la organización espacial condiciona el funcionamiento de los sistemas? Es decir, ya no se pregunta cuáles eran los componentes del sistema sino también como era su organización. Noss (1990) propone un enfoque jerárquico para monitorear la biodiversidad que es apropiado como marco conceptual para el tema que estamos tratando (Fig 2). De acuerdo con su modelo los sistemas biológicos integran una jerarquía anidada (ver esferas anidadas en la figura) que incluye cuatro niveles: gen, especies-poblaciones, comunidades /ecosistemas, tipos de 8 paisajes. En cada nivel hay tres componentes: composición, estructura y función. Para cada nivel de la jerarquía es posible describir atributos que representan el componente. Esos atributos son pasibles de ser cuantificados midiendo alguna propiedad del sistema en cuestión. La diversidad biológica de acuerdo con su definición actual es más que simplemente la riqueza de especies. Incluye la diversidad genética y la diversidad de paisajes incluidos en la región. La definición de Noss (1990) ayuda a definir estos aspectos al dividir la diversidad estructural en la diversidad de componentes y la de estructura u organización. Además soluciona el problema discutido en la actualidad acerca de si existe alguna relación entre biodiversidad y funcionamiento. La inclusión del tercer componente (funcional) remarca la importancia de estudiar la diversidad de procesos del ecosistema y la comunidad. 2 9 Organización y función de los paisajes Según Wiens (2002) la heterogeneidad de un paisaje puede dividirse en tres tipos de componentes. Aspectos de composición, es decir las clases de elementos o parches que forman el paisaje, de estructura, es decir su configuración física, y de procesos, es decir el flujo de organismos, materiales o disturbios a través del mosaico. Esta visión no parecería ser diferente de lo que vimos en el título anterior. Sin embargo, hay una diferencia muy importante y es que estos tres componentes se encuentran fuertemente influenciados por la especie que está interactuando con el paisaje. En particular los caracteres que definen la “identidad” ecológica de la especie en términos de su respuesta al ambiente y su efecto sobre el ecosistema. Por ejemplo, el tamaño de los organismos, su morfología, su estequiometría, su historia de vida, etc.. Wiens (2002) propone un modelo conceptual para instrumentar estos componentes (fig 3). Figura 3. Marco conceptual para pensar cómo el paisaje afecta el funcionamiento de un sistema ecológico. El patrón espacial de un paisaje deriva de su composición (las clases de elementos que contiene) y de su estructura (cómo estos se distribuyen en el espacio). El patrón espacial se traslada a procesos dependientes del espacio como consecuencia de la interacción entre el patrón del paisaje y la manera en que las diferentes clases de organismos (e.g. clases de edades o especies) responden a ese patrón. La respuesta de los organismos al paisaje, a su vez, esta controlada por los caracteres ecológicos, morfológicos, comportamiento, y de historia de vida. La conexión entre patrones y procesos, mediada por caracteres ecológicos de los organismos, determina que exista una dependencia espacial de algunos fenómenosecológicos. Hay una gran variedad de procesos de retroalimentación entre todas estas relaciones, pero los más importantes son los que desde un patrón y proceso ecológico influencian la naturaleza de los procesos del paisaje, que, a su vez, modifican la estructura subyacente del mismo (Wiens 2002). La inclusión explícita del o de los organismos permite explicar las diferencias de comportamiento medido en términos, por ejemplo, de dinámica de poblaciones, que es lo que le interesa estudiar a los ecólogos del paisaje. La definición de cómo ven los organismos el paisaje no es tarea fácil y en alguna medida es equivalente a definir el nicho de una especie. Conocer estas cosas requiere estudiar no sólo la ecofisiología de los Patrón Paisaje Proceso Paisaje Patrón y Proceso Ecológico Organismo Composición Proceso Tipo de vegetación Hábitat Uso de la tierra Calidad de hábitat Heterogeneidad Parche-matriz Flujo en bordes Movimiento de disturbios Dispersión Difusión Dinámica poblacional Comportamiento de forrajeo Ciclado de materiales Patrón Paisaje Proceso Paisaje Patrón y Proceso Ecológico Organismo Composición Proceso Tipo de vegetación Hábitat Uso de la tierra Calidad de hábitat Heterogeneidad Parche-matriz Flujo en bordes Movimiento de disturbios Dispersión Difusión Dinámica poblacional Comportamiento de forrajeo Ciclado de materiales 10 organismos, sino, más bien estudiar su ecología. Cualquier intento por conservar especies pasa por entender cómo los organismos perciben y modifican el paisaje. Escalas temporales y espaciales Uno de los aspectos importantes de acuerdo con las definiciones enumeradas al comienzo es la relación entre espacio y tiempo. En este sentido cualquier estudio requiere la defición de las escalas a las que se abordará la pregunta. Definir la escala requiere que definamos GRANO y EXTENSIÓN. Grano es el tamaño (en espacio y tiempo) de las observaciones individuales. En el espacio equivaldría al píxel, en el tiempo es la frecuencia temporal de nuestra observación (cada cuanto observamos el sistema). Extensión es el tamaño máximo del conjunto de nuestras observaciones. En el espacio sería el área total donde se realizan las observaciones. En el tiempo sería la duración total del registro de observaciones. El grano y la extensión determinan los patrones y procesos que pueden observarse. Diferentes especies “observan” el paisaje con diferente grano y extensión. Esto determina diferentes comportamientos. En animales se puede observar que en diferentes momentos o fases de su desarrollo el paisaje presenta diferente grano y extensión. Figura 4. La configuración de los paisajes y la interacción entre organismos y paisajes cambia en el espacio definido por tiempo y espacio. Por ello los patrones y procesos que estudiamos cambiarán en cada domino espacio-temporal denotados en la figura con la elipse (Wiens 2002). Los patrones y procesos de un paisaje cambian para diferentes combinaciones de tiempo y espacio (Fig 4). En cada dominio las interacciones entre patrones y procesos y entre las especies y los patrones y procesos se desarrollan de una manera diferente. Entonces, no sólo es importante definir esas coordenadas tiempo y espacio sino también su grano y extensión. Espacio Tiempo Espacio Tiempo 11 Ejercitaciones Flujo de energía y circulación de nutrientes en el ecosistema 1) De acuerdo con el trabajo de Sala et al. (1988) la productividad primaria neta aérea se relaciona con las precipitaciones de acuerdo con el modelo PPNA = 0.6 x PMA - 34 (PMA: precipitación media anual) a) Estime la productividad para un pastizal en el que llueven 650 mm. b) Asumiendo que el paisaje presenta desniveles topográficos pudiéndose definir 3 tipos de unidades de paisaje: loma, pendientes (zonas con pendiente 0.8%), y bajos. Mediciones de infiltración de agua indican que en las lomas y en el bajo se infiltra toda el agua que recibe. En la pendiente sólo se infiltra un 75%, el resto escurre hacia los bajos. Calcule la productividad para las distintas áreas del paisaje. 2) Confeccione un diagrama del ciclo del N para el pastizal de la pregunta 1. Para cada una de las unidades del paisaje indique probables diferencias en los flujos. 4) ¿Qué entra en el sistema maíz y en el sistema bosque en galería? Analice el nutriente N. ¿Qué sale en ambos sistemas? Piense en un balance anual. Compare los flujos indicando si ocurren o no y si su tamaño en el maizal es mayor o menor que en el bosque en galería. Aplique el modelo propuesto por Wiens en la figura 3. Defina los caracteres de las principales formas de vida de ambos parches del mosaico. Indique de que manera estos caracteres están relacionados con la forma en que ocurren los procesos del ecosistema. ¿Qué pasaría con el área del maizal si se abandonara el cultivo? ¿Qué factores o procesos del ecosistema o del sistema económico piensa que podrían mover la frontera indicada por la flecha? ¿Con qué sentido? Bosque en galería Cultivo de maíz Río 12 Segunda clase. Heterogeneidad y principales teorías acerca de los procesos en el paisaje. Esta clase se trata sobre textos extraídos del libro “Ecología del paisaje” escrito por Burel y Baudry. La clase trata sobre la heterogeneidad a diferentes escalas y sobre los procesos del paisaje. En particular plantea las principales teorías sobre diferentes aspectos del funcionamiento de las poblaciones y de los procesos dentro del paisaje. Estas son la teoría de las jerarquías, teorías sobres física de sistemas complejos (caos, percolación, y geometría fractal) Finalmente se menciona la teoría de la biogeografía de islas que trata sobre la dinámica de especies y comunidades y la teoría sobre disturbios. Estos temas son introducidos en esta clase y serán tratados en mayor profundidad al promediar el curso. Paisajes como mosaicos Inicialmente los pasiajes han sido descriptos como compuestos por parches, matriz y corredores (Forman 1995). Wiens (2002) propone que esta categorización oscurece la riqueza de aspectos propios de los paisajes, en particular porque la matriz en si misma contiene una variedad de parches. El propone algunas medidas de la estructura del paisaje que permitirían comenzar a clasificar esa heterogeneidad. En la siguiente tabla se incluyen esas medidas. Tabla 2. Algunas medidas de la estructura del paisaje (tomado de Wiens 2002) Medidas de parches • Tamaño • Forma • Orientación • Perímetro • Relación perímetro-área • Contexto (contraste y adyacencia) • Distancia (proximidad al vecino más cercano) • Corredor (ancho, longitud, forma, forma de conexión) Medidas del mosaico • Numero de parches (tipos) • Distribución de frecuencia de parches • Diversidad de parches (riqueza, equitatividad, dominancia, similitud) • Porcentaje de cobertura de cada tipo de parche • Dispersión de parche (contagio, arreglo espacial) • Densidad del borde • Doimensión fractal (borde, area) • Heterogeneidad • Aberturas o claros (gaps) (lacunaridad) • Correlación espacial (semivariancia, rango, anisotropía) • Conectividad (trama de la red, propiedades de látice) 13 Ejercitación para la segunda clase. Esta ejercitación corresponde a las lecturas del libro de F. Burel y J. Baudry, Ecología del Paisaje, páginas 13 a 18 y 29 a 36. 1) Shmida y Wilson (1985) estudiaron la diversidad de comunidades vegetales en el desierto de Judea mediante el registro de el número de especies que encontraban a los largo de transectas. Los resultados obtenidos en distintas posiciones del paisaje (en Fig 2.17a indicadas con las letras A, B, C, D, E) se encuentran en la figura 2.17b. Discuta posibles procesos que justifiquen los resultados en las transectas 1, 2 y 3. 2) Indique que procesos o factores controlan la composición de una comunidad. Organice su respuesta de acuerdo conescalas espaciales crecientes. Proponga escalas temporales y espaciales para cada unos de los procesos que incluyo en su lista. 3) En un paisaje de la Depresión del Salado es muy común encontrar stands con diferentes contenidos de salinidad y diferente cobertura total. Una especie se encuentra presente en ambos tipos de stands. A. Proponga una posible explicación para el hecho de que la especie se encuentre en ambos stands. B. ¿Qué proceso/s mantienen esta especie en ambos lugares?
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