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Curso 2009
ECOLOGIA REGIONAL
Figura 1. Región del Delta del Río Paraná.
La Ecología RegionalEs la parte de la ecología que estudia el área de extensión de un fenómeno susceptible de dar individualidad a una parte del espacio
Dentro de estos fenómenos se encuentran problemáticas ambientales y procesos
ecológicos que se expresan a grandes escalas espaciales
La Ecología Regional
si bien provee información básica, se realizan con propósitos de uso inmediato, para la resolución de
problemas ambientales
Ordenamiento territorialDesertizaciónCambio climáticoPlanificación de áreas protegidas
Situación intermedia Disciplina básica Disciplina aplicada
La Ecología RegionalEstudios regionales
Variable espacial involucrada que abarca una superficie considerable
La variable espacial considerada va a imprimir un nivel de detalle más general en nuestro estudio
La Ecología RegionalNingún espacio es idéntico a otro puesto que cada
uno tiene una localización propia única (localizar significa definir el lugar y la posición)
El lugar es el asiento territorial y se identifica con las coordenadas geográficas
La posición depende de las relaciones que mantiene el espacio considerado con otros elementos o espacios ⇒ enfoque dinámico
Uruguay
Argentina
Brasil
35o S
24o S
Posición estratégica
Al inicio del Estuario del Río de la Plata
Al final de la Cuenca del Plata
La Ecología RegionalLa ecología regional se basa en el hallazgo de
espacios homogéneos
Homogeneidad ⇒ consecuencia de la repetición de un cierto número de formas o entidades que determina que cada uno de los sitios constituyentes presente características similares a las de otros más cercanos y, por ende, al conjunto respecto a sitios más lejanos y que, por lo tanto, pertenecen a otros conjuntos
A escala regional
Agrupaciones espaciales como resultado de la Segregación de fenómenos sobre la superficie
de la tierra
Estos fenómenos se encuadrarían dentro de tres categorías: físicas, bióticas y
antrópicas
“Estudio de las variaciones locales del ambiente, las que han sido procesadas por la Naturaleza y
modificadas por el hombre y que forman una jerarquía espacial de
diferentes órdenes”
Reseña histórica
MacKinder, c 1850
Geografía
OceanografíaHidrologíaClimatologíaBiogeografía
EcologíaCs. sociales S. XX
Reseña históricaMediados S XVIII: cambios en el enfoque y en los objetivos de la geografía dieron como resultado un progreso científico en las ciencias y en las humanidadesSiglo XIX: desarrollo de métodos cartográficos, relevamientos topográficos nacionales, producción de mapas basados en relevamientos de los interiores continentales inexplorados, progresos en observaciones astronómicas y en métodos de medición de la superficie terrestre
Reseña histórica2a mitad S XVIII – 1a mitad S XIX: Evidencias empíricas; Cosmogonía catastrofista del origen de la vida; diseño divino era el responsable de el orden y la armonía aparentemente perfectos sobre la tierra.2a mitad Siglo XIX: A partir del “Origen de las Especies” incorporación de un aspecto causal (opuesto al teológico) dentro de las ciencias de la tierra: factores (variables) que dieron lugar a procesos que condujeron a los patrones observables en la superficie terrestre.
Reseña histórica
2a mitad Siglo XIX: “Era de las mediciones”; exploración de los interiores continentales, expansión de la frontera de los asentamientos humanos y de la agricultura en América y Australia.1a mitad Siglo XX: Estudio más crítico de las relaciones entre las sociedades humanas y el medio ambiente.
Reseña histórica1a mitad Siglo XX: Se reconoció que el hombre no es el producto de su ambiente pero, que, de acuerdo a su estado de desarrollo y herencia social, se ajusta a él ⇒ importancia de la cultura en los estudios regionalesActualmente: El mundo está mapeado tanto desde el campo como a grandes escalas gracias a la información obtenida a partir de los sensores remotos. Análisis de cambios a partir de la obtención de datos secuenciales (satélites que generan información a distintas frecuencias temporales)
La Ecología del PaisajeAl igual que la ecología regional tiene una relación directa con el manejo de la tierraRelaciona este aspecto aplicado con otros teóricos provenientes del campo de la ecologíaDisciplina con rápida expansión: necesidad de evaluar el impacto de cambios acelerados a grandes escalas.En un paisaje dos o más ecosistemas se encuentran relacionados e interactuandoInteracción entre patrón espacial y procesos ecológicos ⇒consecuencias de la heterogeneidad ambiental a lo largo de un rango de escalas
Carl Troll (1939) acuña este concepto conjugando la geografía regional europea y la ecología vegetal.
Ecología del Paisaje
Aproximación espacial del
geógrafo
Aproximación funcional del
ecólogo
Ecología del Paisaje⇒Ciencia
interdisciplinaria
Sociedad humana
Espacio en el que habita
La Ecología del PaisajeConsidera la importancia de la configuración espacial en los procesos ecológicos ⇒ el complejo ecológico será diferente si la composición o el arreglo espacial del mosaico es diferenteA menudo se centra en superficies mucho mayores que las que se consideraban en otros campos de la ecología
Reseña históricaTiene sus raíces en Europa Central y del Este: Los biogeógrafos europeos consideraron al paisaje como una entidad visual y espacial del área donde habita el hombre.Años 50 y 60: Gana adeptos en el mundo de habla alemana y se relaciona con la arquitectura paisajística y la planificación territorial. Énfasis en la evaluación, clasificación y mapeo para recomendaciones sobre el uso de la tierra.1972: se funda en Holanda la Sociedad de Ecología del Paisaje integrada por científicos de distintas disciplinas
Reseña histórica1980: Algunos científicos norteamericanos como Forman comienzan a asistir a reuniones europeas y a diseminar estas ideas en USA.1981: Artículo fundante de Forman y Godron en BioScience ⇒ paisaje: nivel reconocible y útil en ecología; nacimiento de términos tales como parche, corredor y matriz.1983: Forman plantea en BioScience a la ecología del paisaje como la idea candidata para la década por la riqueza de estudios empíricos, teoría emergente y aplicaciones
Reseña históricaVisión norteamericana un poco diferente a la
europea ⇒ en este último continente >> asociación con la planificación de la tierra y en
donde el paisaje ha sido manejado intensamente por mucho más tiempo
¿Por qué la ecología del paisaje ha emergido como un área distintiva de estudio?
Cuestiones ambientales relacionadas con grandes escalas y con problemas de manejo de la tierraDesarrollo en ecología de nuevos conceptos relacionados con las escalas espacialesAvances tecnológicos
La Noción de EscalaImportancia de la escala en ecología (especialmente en
eco. regional y del paisaje) se remonta a ppios. de 1980; importancia de los estudios a multiescala
Problemas ambientales a grandes escalas:
Lluvia ácida
Cambio climático
Fragmentación de hábitats naturales
Conservación de la biodiversidad
La Noción de EscalaLa noción de homogeneidad (o de heterogeneidad)
carece de sentido si se la desvincula de la “escala de observación o nivel de percepción”
La escala está ligada a la estructuración del espacio en niveles jerárquicos.
ESCALA ESPACIAL
el nivel de resolución espacial percibido o considerado
El concepto de escala se refiere a lasdimensiones físicas de entidades y fenómenosobservables, se mide como una cantidad, einvolucra mediciones y unidades de medida(O Neill y King 1998).Hay fenómenos que solo están asociados a unnivel de percepción ⇒ necesidad de fijar estenivel en concordancia con los objetivos delestudioDiferencias entre la percepción de las escalasespaciales y temporales entre humanos y org. yprocesos ecológicos ⇒ No existe una únicaescala apropiada!
Procesos que tienen lugar a una escala puedenafectar a otros que se manifiestan a otraLos resultados que se obtienen a una escala nopueden ser directamente extrapolados a otrasescalas
Escalas
LEVINS (1992)Cuantificar la
variabilidad de los patrones en el espacio
y tiempo
Comprender como dichos
patrones cambian con
la escala
Comprender las causas y
consecuencias de dichos patrones
Escalas
Métodos y tecnología apropiada para cuantificar un patrón a gran escala
Desarrollos teóricos para sugerir y explorar
relaciones
Trabajo experimental a distintas escalas a fin de
testear hipótesis
Terminología relacionada con el concepto de escala
Escala: Dimensión espacial o temporalde un objeto o proceso
Nivel de organización: Lugar dentrode la jerarquía biótica. Cada NdO secaracteriza por una variedad deprocesos que tienen sus propias escalasespaciales y temporales
GRANOSe refiere a la granulometría o textura de los elementos espaciales que componen un área. Está determinado por el tamaño de los elementos que son distinguibles o reconocidos ⇒grano fino (elementos pequeños); grano grueso (elementos grandes).
El grano cambia continuamente a medida que el tamaño y la distancia de los objetos covarían en relación al observador (Kolasa y Rollo 1991).
GRANOLa percepción del tamaño de grano del ambientes es clave para el funcionamiento y cambio del paisaje
Tanto humanos como animales respondemos solo a una fracción de la heterogeneidad a múltiples escalas
e.g., selección de recursos por parte de un organismotiene lugar de una forma jerárquica:
Rango de distribución geográfica
Home-Range
Habitats
Sitio
Fuente: Manly et al. (1995)
Terminología relacionada con el concepto de escala
Extensión: Tamaño total del áreainvolucrada. Puede variar indep. delgrano pero están en cierto modocorrelacionadas
Patrones, procesos y fenómenos sondependientes de la escala ⇒ cambiancon el grano o la extensión de lamedición
Terminología relacionada con el concepto de escala
Escala cartográfica: Relación entre lasproporciones o distancias sobre unmapa con respecto a la superficie real.
Escala ecológica: Tamaño o superficiede estudio ⇒ gran escala, gransuperficie; pequeña escala, pequeñasuperficie.
Terminología relacionada con el concepto de escala
Terminología relacionada con el concepto de escala
Importante: Fijar la escala paracomparar entre sitios o entre épocaspara evitar resultados erróneos
Terminología relacionada con el concepto de escala
e.g., Curvas de relación especies-área: influencia de la escala espacial en la riqueza de especies
Terminología relacionada con el concepto de escala
Escala absoluta: Distancia, tiempo oárea real.
Escala relativa: a alguna característicaparticular.
Terminología relacionada con el concepto de escala
E.g., energía para llegar de un punto aotro por un animal:
A
B
A
B
Problemas o desafíos en ecología regional y del paisaje en relación con
la escala de trabajo:
Dificultad inherente de comprender opredecir un atributo ecológico en un áreaextensaProblemas logísticos asociados con elmuestreo en grandes áreasProblemas estadísticos asociados con lafalta de réplicas o la existencia depseudoréplicas
Extrapolación de los datosE.g., Datos tomados a 1:10.000 y extrapolarlos a
1:500.000
Definir correctamente el nivel de heterogeneidad espacial y temporal a escala de detalle
Integrar o agregar correctamente esta heterogeneidad a escalas más amplias
Extrapolar directamente los resultados de un punto a toda un área
Tener en cuenta la variabilidad de la variable de interés, considerando los cambios a través de un mapa o del uso de sensores remotos
LímiteEl trazado de límites es indispensable para conocer
la organización de los espacios en la región
La trama de límites interviene para dividir la tierra en porciones más homogéneas que el conjunto
LímiteLos límites son a menudo filtros para ciertos flujos
o lugares donde las tasas de mov. cambian abruptamente
Patrón distintivo para la dispersión (e.g., fuego, animales, etc.)
Heterogeneidad Ambiental La propiedad más predecible del
espacio es su heterogeneidad
Tradicionalmente, los estudios en ecología serealizaban bajo el supuesto de que el ambienteera homogéneoDurante las últimas décadas comenzó aincorporarse la noción de heterogeneidadambiental, asumiendo que ésta constituye unfactor determinante al analizar patrones yprocesos en ecología.
Relación de la escala con la heterogeneidad: está dada en función de las siguientes características de los elementos en el espacio
a) Riqueza
b) Abundancia
c) Disposición espacial
d) Yuxtaposición espacial
Heterogeneidad Ambiental
La heterogeneidad puede considerase de2 maneras: aquella medida u observadapor el investigador y la percibida por laentidad ecológica investigada (Kolasa yRollo, 1991).
Heterogeneidad Ambiental
Se relaciona con la habilidad dedistinguir o diferenciar los elementosespaciales dentro de una superficie
CONTRASTE
Estructuras de bajo contraste: entreaquellos elementos donde se observantransiciones suaves; el caso extremossería el de un area compuesta por unsolo elemento
CONTRASTEEstructuras de alto contraste: cambiosbruscos entre elementos. En sist.naturales, e.g., la transición bosque-sabana de las zonas semiáridastropicales. Las actividades humanas engeneral crean estructuras de altocontraste.
CONTRASTEEstructuras de alto contraste:
Estructuras de alto contraste:Estructuras de alto contraste:
Estructuras de alto contraste:Estructuras de alto contraste:
El concetp de escala y la teoría jerárquica
• Escala• Jerarquía
Conceptos relacionados
Niveles de organización (en ecología: e.g., pob., comunidad, ecosistema ⇒ Esta visión simple no alcanza para caracterizar el rango de escalas y procesos en este campo)
Nivel inmediato superior
Nivel dado Subsistemas
El concetp de escala y la teoría jerárquica
Nivel dado“Holons” ⇒ “partes y todos” que encajan
perfectamente con su ambiente
• Koestler (1967)
El concetp de escala y la teoría jerárquica
• Los niveles se distinguen por las diferencias en las tasas o frecuencias de sus procesos característicos
Variable “lenta” ⇒Limitante de los niveles menores; cte. para el observador
Variable a una escala a la cual el observador mide cambios en el sistema
Variable de cambio rápido ⇒fluctúa ⇒cte.
E.g., 2 organismos (holons) interactuando entre sí (= escala); bioma: contexto en el cual opera ⇒ prácticamente cte.
El concetp de escala y la teoría jerárquica
• Un concepto importante es considerar al menos 3 niveles jerárquicos
Limita y controla a los niveles inferiores
Función del objetivo de estudio
Aportan explicación al objetivo del estudio
• Las variables que influyen en un proceso pueden o no variar o cambiar con la escala
Acumulación de MO con pequeñas oscilaciones asociadas con las etapas de la sucesión vegetal
Fluctuación estacional de la MO
Fluctuación rápida de la MO debida al viento y a la actividad de los artrópodos sobre la broza
• Patrones a múltiples escalas ⇒ actuación de distintos factores
Paisaje dado por la operación de estos tres procesos a diferentes escalas espaciales y temporales
Paisaje forestal
> Escala espacial y temporal: procesos
geomorfológicos ⇒distrib. de suelos y sustrato
Escala media: disturbios (fuego,patógenos)
⇒patrones de grano grueso
Escala fina: presencia de gaps en el bosque
Jerarquías de la tierra
Un patrón es la estructura o disposición espacial de los elementos del paisaje o la región que determinan áreas internamente
homogéneas a una escala dada
MOSAICOSPueden observarse a distintas escalas y están conformados por un conjunto de unidades que tienen una identidad espacial (pueden medirse, ubicarse, etc.). Región del Salar de Uyuni (Bolivia)
MOSAICOSPaisaje forestal del Bajo Delta
Regiones
Paisajes
Ecosistemas o usos de la tierra
Continentes y océanos
Región
Área extensaMacroclima homogéneoEsfera humana de actividades e intereses en común (idea de regionalismo)Bordes difusos Fuerte cohesión interna (transporte, comunic. y cultura)Ecológicamente diversas
Macroclima
La circulación de la atmósferaLa energía solar incidente La configuración de los continentesEl tamaño y posición de las cadenas montañosas y de los océanos y mares
El concepto de RegiónConstituye un área geográfica con
ciertas características comunes que la diferencian de las áreas vecinas
Un complejo espacial de diferentes unidades de paisaje al que se le suman características socioeconómicas que forman un patrón no recurrente, de
grano grueso y alto contraste
Región cohesionada (clima frío, sist. de
gobernación comunal, red de vías
de transporte y legado cultural
≠ ecológicas ⇒ 10 tipos de paisajes (5 grandes y 5 pequeños) ⇒ 100 paisajes si se subdividen algunos
Influencia del hombre a través de las actividades productivas las cuales en algunos casos imprimen un sello característico
Relaciones entre regiones
El diseño espacial de los paisajes no soloafecta a una región sino también a lasregiones vecinas.
Esta relaciones son tanto físicas comoinstitucionales.
La aplicación de una política en una regiónpuede afectar a otras (e.g., aguas,contaminantes, represas).
PAISAJESegún Forman y Godrom (1986) un paisaje es "un área heterogénea compuesta de un conjunto de elementos (ecosistemas o usos de la tierra) interactuantes que se repiten en forma similar a través de ella".
ELEMENTO DE UN PAISAJESegún Forman y Godron, este término se refiere a unidades ecológicas básicas, relativamente homogéneas,tanto de origen natural como antrópico).
RC
BB
C
BC
BC
C
C
BB
B
C
C
CC
BC
R
Se observan 3 características importantes en un paisaje:
Todos los puntos de un paisaje seencuentran dentro de un mismo rangoclimático.
La mayoría de los puntos de un paisajetienen una geomorfología similar.
A través de un paisaje es factible encontrarun mismo conjunto de regímenes dedisturbio.
LA FORMACIÓN DE UN PAISAJE RESULTA DE LA OPERACIÓN DE 3 MECANISMOS QUE OCURREN DENTRO DE LOS LÍMITES DEL
MISMO
Procesos geomorfológicos específicos que tuvieron lugar sobre un largo período de tiempoPatrones de colonización de organismosDisturbios locales sobre ecosistemas o elementos individuales a corto plazo
LA ECOLOGÍA DEL PAISAJE Y LA ECOLOGIA REGIONAL SE ENFOCAN EN 3
CARACTERÍSTICAS DE LOS MISMOSEstructura (Relación espacial entre los elementos): distribución de materiales, energía y especies, en relación con el tamaño, forma, clase, número y configuración espacial de dichos elementosFunción (Interacciones entre los elementos):los flujos de energía, materia y especies entre los elementos componentesCambios: La alteración en la estructura y función del mosaico ecológico a lo largo del tiempo
SIMILITUDES Y DIFERENCIAS
Los paisajes y las regiones difieren en estas 3 características: Paisajes con patrones recurrentes y
regiones con paisajes no recurrentes (mayor heterogeneidad espacial)Paisajes en gral. con elementos de grano
fino y regiones con elementos de grano gruesoPaisajes con condiciones ecológicas
similares y regiones con condiciones disímiles
SIMILITUDES Y DIFERENCIAS
El arreglo espacial de los paisajes dentro de una región o de elementos dentro de un paisaje tendrán un efecto profundo
sobre los flujos y estos flujos tienen a su vez un importante efecto de
retroalimentación en la producción de dichos arreglos espaciales
e.g., Especies sensibles al arreglo espacial
Comprender aquellos flujos claves y movimientos entre paisajes o entre
elementos del paisaje permite analizar cuál sería el diseño espacial óptimo
Ej. Modelos geométridos simples3 paisajes: agrícola (A), forestal (N) y urbano (B)15 diseños espaciales ⇒ 5 para cada paisaje considerado como la matrizCada región contiene entre 3 y 12 paisajes
Ej. Modelos geométridos simplesSupuestos
Las variables claves examinadas con sensibles a la escala de estos paisajesLos vientos predominantes son del oeste y son vientos húmedos La vegetación nativa contribuye a la purificación del airePara el área urbana, solo los paisajes urbanos de gran extensión producen una significativa contaminación del airePara la vegetación nativa, la fragmentación en paisajes pequeños es negativa
Medida de aptitud para el mantenimiento de los ecosist. naturales, la productividad agrícola y de la comunidad humana ⇒ definir el diseño hipotético mejor y peor para las 3 situaciones
El proceso de identificación de unidades homogéneas
Muchos estudios regionales se basan en la identificación de espacios homogéneos y a este
proceso se lo denomina regionalización
El proceso de identificación de unidades homogéneas
Los objetivos de una regionalización pueden ser muydiversos. E.g.:
identificar áreas de conservación
individualizar áreas correspondientes a diferentes usosagricolo-ganaderos
identificar áreas sometidas a diferente régimenhidrológico
establecer zonas de riesgo de contaminación porexplotación minera
El proceso de identificación de unidades homogéneas
La regionalización de superficies implica:
Clasificación ⇒ que permita delimitar sectores del territorio con propiedades
similares
Ubicación geográfica de los elementos identificados
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LOS ESTUDIOS REGIONALES
Propósito de laregionalización
Nivel dedetalle
Objetivo aregionalizar
Enfoque Procedimiento
Sintetizando:Aunque la ecología regional y la ecología
del paisaje se plantean a dos escalas diferentes, se asocian en una única rama
de la ecología ya que las técnicas aplicadas al estudio de estos dos niveles
jerárquicos son las mismas
La rápida expansión de la ecología regional y del paisaje se debe a:
Ambas se relacionan con la escala humana
Proveen una comprensión y un poder predictivo deutilidad para muchas cuestiones relacionadas con eluso de la tierra
el mosaico exhibe propiedades como un todo muchomás que la suma de sus partes
Incluyen 4 áreas que aportan a lo que se conoce comoel mantenimiento de la integridad ecológica de unárea
La rápida expansión de la ecología regional y del paisaje se debe a:
La solución a muchos problemas ambientales tieneque buscarse a estos niveles jerárquicos (e.g., erosión,contaminación, extinción de especies, etc.).
Y lo más importante es su papel en búsqueda de lasustentabilidad de un área