flujo de energía, equilibrio ecológico y deterioro ambiental

EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y
DETERIORO AMBIENTAL
Dr. Víctor López Gómez
FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM
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.
Conceptos asociados
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.
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.
Equilibrio ecológico
INESTABLE
PPN
PPN
ESTABLE
tiempo
tiempo
Equilibrio ecológico
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
BAJA RESILIENCIA
Descomposición
Descomposición
ALTA RESILIENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
ALTA
RESISTENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
Riqueza de especies
Riqueza de especies
Equilibrio ecológico
BAJA
RESISTENCIA
DISTURBIO
SUCESIÓN
tiempo
ECOSISTEMA
ROBUSTO
Punto inestable
Punto estable
Temperatura anual
Precipitación anual
Precipitación anual
Equilibrio ecológico
ECOSISTEMA
FRÁGIL
Punto inestable
Punto estable
Temperatura anual
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
DISTURBIO
0 1 2 3
4 5
6 7
SUCESIÓN
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.
Tardanza de los disturbios
Turner et al. (1993)
Extensión del área perturbada
Incendios
en el
Parque
Yellowsto
ne
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 Carabias et al. (2009)
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
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
Carabias et al. (2009)
1. El elevado crecimiento poblacional humano
2. Patrones de consumo excesivo
3. Uso de tecnologías inadecuadas o mal aplicadas
4. Gobernabilidad reciente
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
Hall et al. (1994)
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
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).
Soluciones al deterioro
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.
Cambio en los hábitos de uso y consumo de
Regla de las tres erres productos: reducir, reutilizar y reciclar los productos
que consumimos diariamente.
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