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