01 Biodiversidad_funcional Presentacion

BIODIVERSIDAD FUNCIONAL “Base Ecológica de la Agroecología” Roberto García Trujillo

Instituto de Sociología y Estudios Campesinos

¿Qué es la Biodiversidad? Bacterias Hongos Líquenes Protozoos Algas Gusanos Insectos Crustáceos Peces Moluscos Reptiles Aves Anfibios Mamíferos Plantas Superiores

Hombre y las culturas de los diferentes grupos humanos

ECOSISTEMAS

¿Cuantos Somos? Figura 1. Especies conocidas de diferentes grupos de organismos vivos

• Somos muchos pero no sabemos cuantos • Están identificadas 1.750.000 especies biológicas • La cifra real puede llegar a 100 millones

Otros

10000

Bacterias

4000

Mamíferos

4500

Esponjas

10000

Cnidiarios

10000

Aves

10000

Reptiles y anfíbios

10500

Anélidos

12000

Gusanos planos

20000

Peces

22000

Nematodos

25000

Crustaceos

40000

Moluscos

70000

Quelicerados

75000

Protozoos y algas

80000

Hongos y líquenes

100000

Plantas

270000

Insectos

963000 0

200000

400000

600000

800000

Número de Especies

1000000

1200000

Importancia de la Biodiversidad para la Humanidad Alimentos, medicinas, materiales para la construcción,materiales para la elaboración de ropa y utensilios diversos, energía, fines ornamentales, colorantes, cosméticas, otros

BIODIVERSIDAD

FUNCIONES ECOSISTÉMICAS Permite mantener la vida y las condiciones bajo la cual se desarrolla los diferentes organismos vivos, inclusive el hombre

La Biodiversidad en Peligro • La tasa de extinción normal producida a lo largo del tiempo geológico señala valores entre 0,25 – 10 especies/año, sin embargo durante este siglo se ha acelerado hasta al menos de 1.000 especies/año (Tuxill, 1999). • Es tan grave esta destrucción que algunos biólogos estiman que estamos ante la sexta extinción masivas de especies del planeta • De continuar el ritmo actual de deterioro, el 50 % de la flora y la fauna del planeta estará en vía de extinción en los próximos 100 años.

La Reducción de la Biodiversidad alcanza de forma Alarmante a las Plantas Cultivadas • A lo largo del Siglo XX se ha perdido cerca del 75 % de la diversidad genética de las especies cultivadas (FAO, 1996). • En China de de las 10.000 variedades de trigo que existían en 1949 en los años 60 solo se conservaban 1.000 • En México centro de origen del maíz en la actualidad solo se puede encontrar el 20 % de las variedades de maíz que se cultivaban en 1930 (FAO, 1996) • De las 3.000 variedades de trigo, 2.000 de cebada y 400 de avena de la colección de cereales realizada por SánchezMonge en la Estación Experimental Aula Dei (Zaragoza , España) solo quedan 50 variedades de trigo y 256 de cebada (Ordas, 1995).

Principales causas de erosión genética mundial (FAO, 1996) Disturbios sociales Agricultura migratoria Introducción de plagas Cambios en modo de explotación Legislación y política Sobrepastoreo Desastres ecológicos Presión demográfica y urbanismo Sobreexplotación Deforestación Sustitución de variedades locales 0

10

20

30

40

50

60

Núm ero de países

70

80

90

El Ecosistema como Unidad Funcional de los Sistemas Biológicos • Esta formado por diferentes niveles de organización • Cada nivel de organización realiza funciones específicas • A nivel de Ecosistema emergen nuevas funciones; Funciones Ecosistémicas

ECOSISTEMA

COMUNIDAD

POBLACIÓN

ORGANISMO

Propiedades de los Diferentes Niveles Organizativos

ORGANISMO

Funciones fisiológicas que expresan su adaptación al medio

POBLACIONES

Aparecen funciones necesarias para la supervivencia (natalidad, mortalidad, crecimiento, emigración, etc.)

COMUNIDADES

Emergen nuevas interacciones que afectan su distribución y abundancia (competencia, depredación, simbiosis, etc.)

ECOSISTEMA

Incorpora factores de tipo abiótico y donde emergen un nuevo grupo de interacciones (Clima, ciclos de nutrientes, agua, etc)

LA SUSTENTABILIDAD: puede ser considerada como la propiedad emergente superior de los ecosistemas (Gliessman, 1977)

PRINCIPALES FUNCIONES ECOSISTÉMICAS • Utilización eficiente de los recursos (Luz, espacio, agua, nutrientes). • Protección del suelo • Regulación biótica • Reciclado de nutrientes • Ciclo de agua • Estabilidad ambiental y biótica

USO EFICIENTE DE LOS RECURSOS

Estructura Espacial de un Bosque Tropical

Especies de plantas en un jardín familiar (Conuco) de 1,2 ha en Costa Rica (Gliessman, 1998) Especies Individuos Especies de Árboles Especies Alimenticias Especies Ornamentales Especies Medicinales Especies para leña Especies de condimentos

83 1870 16 18 31 9 5 4

Ejemplificación del crecimiento del maíz y el fríjol para diferentes intensidades lumínicas 120 Producción (%)

100 80 Maíz Frijol

60 40 20 0 0

20

40

60

Intensidad lumínica

80

100

Cultivo en secuencia de Tomate-Yuca-Maíz para optimizar el espacio 100 90 80 70 60

Tomate

50

Yuca

40

Maiz

30 20 10 0 0

15

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

REGULACIÓN BIÓTICA

Biodiversidad y uso de Recurso (cadenas tróficas)

Cadena Trófica Compleja

Integración Animal

REGULACIÓN BIOTICA FACTORES QUE REGULAN LAS POBLACIONES

ABIÓTICOS

BIÓTICOS

ANTROPOGÉNICO

La Regulación Biótica se da por Interacciones Relaciones

Cohabitando

Aisladas

A

B

A

B

0

0

0

0

NEUTRAS Neutralismo

POSITIVAS O SIMBIÓTICAS Comensalismo

0

+

0

0

Protocoperación

+

+

0

0

Mutualismo

+

+

-

-

Parasitismo

+

-

-

0

Predación

+

-

-

0

MIXTAS

NEGATIVAS O ANTAGONISTAS Amensalismo

-

0

0

0

Competencia

-

-

0

0

Ejemplo de interacciones Neutralismo 0,0/0,0

-Aves insectívoras y granívoras con aves que se alimentan de néctar - Especies pastoreadoras y ramoneadoras

Comensalismo 0,+/0,0

- Transporte de semilla por insectos, aves y otros animales

Protocooperación +,+/0,0

- Relación en un pastizal entre el pasto y los animales cuando la presión de uso no deteriore la pradera - La polinización, aunque en su grado máximo es mutualismo

Mutualismo ++/++

- Rhizobium-Leguminosa

Parasitismo +/-,0

- Trichograma, Crisopa

Predación +/-

- Larvas de mariquita, zorro

Amensalismo -,0/0,+

- Efecto alelopático de las plantas

Competencia -,-/0,+

-Competencia entre plantas en policultivo -- Competencia cultivo- arvenses

Micorriza-Plantas vasculares

REDES TRÓFICAS

Ejemplo de cadena trófica y su efecto en la estabilidad ambiental

Algunos ejemplos de controladores biológicos • - Las larvas de las moscas sirfidos, comen de 200-800 pulgones hasta su transformación en crisálida. • - Una avispa icnoumónida es capaz de parasitar y destruir a 1000 pulgones. • - Una larva de mariquita es capaz de devorar de 200-600 pulgones hasta su transformación en crisálida. • - Una araña de jardín devora al año unos 2 kg. de insectos. • - Un herrerillo (parus sp.) de apenas 11 cm, destruye unos seis millones y medio de insectos y para dar de comer a sus 6-12 crías le hace falta un mínimo de 24 millones.

Modificación de la posición de equilibrio cuando se aplica pesticidas

El Funcionamiento de los Ecosistemas Producen Dos Procesos Fundamentales

• Flujo de energía • Ciclos Biogeoquímicos

Cadena alimenticia de la vegetación con niveles de transformación sucesiva de energía. Se omite la retroalimentación de los servicios.

<>

Biodiversidad y Ciclo del Nitrógeno

Cambios en el Ciclo del Nitrógeno al Convertir la Agricultura de Convencional a Ecológica CONVENCIONAL Producción

ECOLÓGICO Producción

Fijación N

Fijación N malezas

malezas

Suelo

Suelo Pérdidas

Pérdidas

fertilizantes

MO

Entender la Fertilidad Residuos de cultivos Estiercol Compost

Materia Orgánica

MO muy degradable

NUTRIENTES

MO poco degradable

MO ESTABLE (HUMUS)

RESERVORIOS DE AGUA EN LA NATURALEZA Y CICLO HIDROLÓGICO 0,99

3,47 ATMÓSFERA

evapotranspiración evaporación

Sup. terrestre Lagos y Ríos 0,25

Aguas Subterráneas 2,5

OCÉANOS 13 800

ROCAS SEDIMENTARIAS 2 100 LITÓSFERA PRIMARIA

250 000

Hielo 167

Reciclado y movilidad natural del agua terrestre.

Reservorio de agua Atmosférica Aguas corrientes

Recambio 8- 10,5 días 16 días

Reservorio de agua

Recambio

Subterránea

1 400 años

Casquetes glaciales de montaña

1 600 años

Suelo

1 año

Cuencas oceánicas

2 500 años

Aguas estancadas

5 años

Glaciales polares

9 700 años

Almacenadas en lagos

17 años

Hielos subterráneos (permanetfrost)

10 000 años

UN SUELO DESNUDO SIEMPRE TENDRÁ SED

UN SUELO CUBIERTO NUNCA TENDRÁ DÉFICIT DE AGUA

Evaporación de agua desde el suelo (mm)

Pérdida de agua en la capa de 0-15 cm de suelo después de una lluvia 35 30 25 20 15 10 Labor Cubierta Cereal

5 0 0

4

8

12

16

20

No de días desde el 22 de junio

24

28

La Estabilidad Ambiental

Contribución de los Árboles a la Biodiversidad Funcional

MÁS LLUVIAS

RECICLADO DE NUTRIENTES

MENOS EFECTO DE LOS VIENTOS

FUENTE DE ALIMENTO Y REFUGIOS PARA FAUNA

REGULA TEMPERATURAS

CONTROL EROSIÓN

CAPTACIÓN DE CO2 DE LA ATMÓSFERA

MAYOR INFILTRACIÓN DE AGUA EN EL SUELO

APORTE DE FERTILIDAD

EFECTO DE LOS ÁRBOLES SOBRE DIFERENTES VARIABLES AMBIENTALES Y EDÁFICAS

Principales Atributos de los Patrones Paisajísticos.

• Fragmentación • Heterogeneidad • Conectividad

La Fragmentación • La fragmentación está representada por el tamaño de las manchas, o sea por su número y no por la superficie total que puede tener un tipo de mancha en una matriz. • Por lo general la mancha constituye un hábitat, aunque hay especie puede utilizar varios tipos de mancha como hábitat, por lo tanto, a medida que aumenta la fragmentación la superficie de cada mancha disminuye y por tanto el hábitat. • La fragmentación puede afectar a un grupo de especies que no encuentran en los fragmentos la superficie necesaria para el desarrollo de sus poblaciones.

La Heterogeneidad. • La heterogeneidad indica la diversidad de estructuras del paisaje y que se puede dar en dos dimensiones; – a) la diversidad de elementos paisajísticos (manchas) – b) la complejidad de sus relaciones espaciales (fragmentación).

• La heterogeneidad viene dada por factores de adaptación de las especies vegetales y animales y por perturbaciones, sean estas de origen abióticas, bióticas o antropogénicas. • La heterogeneidad es considerada como el factor de organización de los sistemas ecológicos.

Componentes de la heterogeneidad en patrones paisajísticos

a) Aumento de la heterogeneidad como consecuencia del cambio de proporción y número de elementos o manchas Aumento de la Heterogeneidad

b) Aumento de la heterogeneidad por una variación en el reparto espacial de los elementos

La Conectividad • Refleja la capacidad de un patrón paisajístico de permitir el movimiento de las especies entre las manchas de un mismo tipo o no • La conectividad es un atributo que depende tanto del patrón paisajístico, como de las características particulares de cada especie • Los movimientos pueden corresponder a las actividades vitales de una especie (nutrición, reproducción, hibernación) o la de colonización, o sea a la capacidad de los individuos de dejar una mancha para colonizar otras.

CONECTIVIDAD

Aves

- Conectividad espacial fuerte - Conectividad biológica fuerte (desplazamiento dentro de una mancha)

- Conectividad espacial media - Conectividad biológica fuerte

- Conectividad espacial débil - Conectividad biológica muy débil Garantizada por desplazamientos a través de la matriz

Dirección del viento dominante

Conectividad espacial nula Conectividad biológica asegurada por un mecanismo físico (viento)

La conectividad del paisaje se vincula a: • Las redes de corredores que puedan estar presente en el mismo

• La permeabilidad estructural de un paisaje, que se refiere a la mayor o menor aptitud para permitir la circulación de una especie, un flujo.

Elementos que forman una estructura de setos en red

Tipo y número de conexiones en una red de setos

Diferente calidad de setos en una red y Redes eficaces, representada por trazos similares en grosor y color

T Bosque

0

Bosque

X L

Conexión de importancia por la unión de setos con diferentes calidad

Zona Tampón • Zona tampón es una estructura o conjunto de estructuras que son capaces de retener y transformar elementos. • Casos particulares: – La desnitrificación, transformación de nitratos en nitrógeno gaseoso, que puede ocurrir en ciertas estructuras del paisaje – La toma de nutrientes por la vegetación en las zonas no fertilizadas, como puede ser los setos o los corredores fluviales – Almacenamiento en la materia orgánica del suelo

ZONA INUNDABLE DONDE OPERA LA DESNITRIFICACIÓN

Ejemplos • Se ha observado que los bosques de fondo de valles se pueden retener entre el 70-90 % de los nitratos arrastrados de las zonas de cultivos, antes de que el agua llegue a los cauces (Peterjohn y Correl (1984 • Un estudio en Polonia demostró que un seto de hayas es capaz de absorber el 85 % del nitrógeno lixiviado procedentes de los cultivos (tomado de Miguel, et al. 2000 • También se ha observado que una franja herbáceo de 5 m de ancho transversal al flujo del agua en el fondo de un valle y con pendiente de 7 % podía reducir el transporte de arcilla en un 83 % (Dillaha y Inamdar, 1996

La agricultura es una actividad necesaria, pero produce un impacto ambiental 80 70 60 50 Respiracion

40

Fotosintesis Bruta Fot. Neta

30 20 10 0 1

2

3

4

5

6

7

Superficie de hojas en relacion al terreno

8

9

10

La Vía de la Sustentabilidad • No continuar degradando los ecosistemas “naturales” • Diseñar los agroecosistemas de forma que realicen el máximo de funciones ecosistemas • Reestructuración del paisaje que conlleve la integración de los elementos de los ecosistemas dentro de los agroecosistemas

Las bases para la recuperación de la biodiversidad funcional y el paisaje son las siguientes: • - Reforestar las partes altas de las colinas y las pendientes pronunciadas con especies autóctonas o mezcla de especies autóctonas e introducida siempre que estas últimas no tengan efectos negativos sobre el sistema. • - Reforestar todos los cursos de los ríos, permitiendo que además de árboles se establezcan otras plantas autóctonas y pastizales que cubran el suelo. • - Proteger las zonas de escurrimientos con árboles, matorrales y vegetación espontánea. • - Establecer barreras vivas en zonas de pendientes dedicadas a la agricultura, forma de detener la erosión u producir bancales naturales.

Arborizar linderos y bordes de caminos y dejar que crezca la vegetación natural • - Facilitar la creación de praderas polifitas.

•

-

•

Crear de forma temporal algunos refugios o nidos para animales beneficiosos.

•

- Diversificar la agricultura empleando plantas de diferentes familias, incorporando variedades locales y favoreciendo el uso de diferentes variedades del mismo cultivo, tanto en tiempo como en espacio.

•

- Emplear cobertura vegetal en los cultivos permanentes como los frutales y emplear métodos de siembra directa o mínimo laboreo

•

- Rotar los cultivos empleando como mínimo cuatro cultivos

•

- Integrar la ganadería a la agricultura

•

- Empleo de razas autóctonas

Elementos, componentes y principales funciones de la biodiversidad ELEMENTO Árboles

COMPONENTES

FUNCIONES PRINCIPALES

Bosque natural

Estabilidad ambiental y biótica, biodiversidad

Plantaciones forestales

Estabilidad ambiental, protección fauna

Arbolados de elevaciones y laderas

Protección suelo y fauna, economía del agua

Cortinas rompevientos

Protección suelo y fauna, corredores de biodiversidad

Barreras vivas

Biodiversidad, estabilidad ambiental

Linderos Riberas Vegetación natural

Vida silvestre

Agricultura

Flora melífera

Alimento para insectos benéficos

Matorrales

Refugio y alimentos fauna natural

Otras Microorganismos y animales

Alimento insectos y otros, Nutrientes Formadores de suelo, fertilidad, reciclado

del suelo

nutrientes, regulación biológica

Animales silvestres

Controladores biológicos

Diversidad

Resistencia, adaptación, estabilidad

Rotación de cultivos

Control de plagas, fertilidad

Policultivos

Control de plagas, uso de recursos, estabilidad

Cubierta vegetal

Protección suelo, fertilidad, economía del agua Regulación biótica

Ganadería

Razas autóctonas

Adaptación, resistencia, calidad

Integración agricultura

Uso de recursos, control biológico, fertilidad