Dr. Víctor López Gómez

FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM

EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y DETERIORO AMBIENTAL

Ciclos Biogeoquímicos

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

Ciclo del agua

Ciclo del carbono

Ciclo del nitrógeno

Ciclo del fósforo

Ciclo del potasio

EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y DETERIORO AMBIENTAL

Dr. Víctor López Gómez

FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM

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

Disturbios

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

PP

N

tiempo P

PN

ESTABLE

INESTABLE

Equilibrio ecológico

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

SUCESIÓN

DISTURBIO

0 1 2 3 4 5 6 7 Etapas serales

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).

MOSAICO: Sistema de parches

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.

Turner et al. (1993)

Tard

anza

de

los

dist

urbi

os

Extensión del área perturbada

Incendios en el Parque Yellowstone

Estepa de Artemisia tridentata con la “cebadilla” Bromus tectorum

Claros por caída de árboles en las montañas Great Smoky

Deterioro Ecológico

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)

1. Elevado crecimiento poblacional humano

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