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Apuntes completos de la asignatura de Conservación y Restauración de ecosistemas. Profesores: Pedro Villar y Rey-Benayas...

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BLOQUE I: Fundamentos de la Biología de la Conservación y de la Ecología de la Restauración      

Justificación de la asignatura Objetivos y asunciones de la Biología de la Conservación El Principio de Precaución Antecedentes e hitos recientes de la BC La consolidada Ecología de la Restauración Acción y ecología cívica

Biología de la Conservación:     

La biología de la conservación es una disciplina científica que se forja en la década de 1980. El término biodiversidad se acuñó también en esta época. Wilson (1984), Biophilia; Wilson & Peter (1989), Biodiversity; Lovelock (1988), The Age of Gaia. La protohistoria de la biología de la conservación tiene que ver con las filosofías budistas Es una ciencia que se desarrolla como respuesta a la enorme pérdida de diversidad biológica Es una ciencia de carácter multidisciplinar (está formada por otras tantas que se interrelacionan)

Índice planeta vivo global:

Desde años 70 hasta actualidad. El WWF mide el índice global y se le aplica un valor. Integra el estado de 9000 poblaciones de más de 2600 especies de vertebrados Presiones sobre la diversidad, respuesta de los humanos frente a estos cambios

El estado de la diversidad ha disminuido, al aumentar las presiones sobre la diversidad. A pesar de la reacción positiva por parte de los humanos (C: Respuesta) ésta es insuficiente ya que el estado de la diversidad declina, el balance neto entre respuesta y presiones es negativo. Estudio: Análisis del tamaño de la fauna extinguida causada por humanos. La pérdida de especies no es un patrón al azar sino que se produce una defaunación de las especies de mayor tamaño. Los humanos extinguen sistemáticamente las especies grandes. Defaunación selectiva por el tamaño

Consecuencias de la defaunación: puede provocar una cascada de efectos que cambia totalmente el ecosistema Papeles de la fauna en ecosistemas (Dirzo et Al, 20014):

Consecuencias de la defaunación en las funciones y servicios de los ecosistemas: Cambios en la abundancia animal desde poco (azul L), hasta mucha (rojo, H) en regiones en las que se ha demostrado que la abundancia afecta una gran variedad de procesos y servicios, entre los que se incluye: (A) dispersión de semillas (zorros voladores), (B) descomposición de materia (aves marinas), (C) eliminación de la carroña (buitres), (D) herbivoría (grandes mamíferos), (E) calidad de las aguas y restauración de arroyos (anfibios), (F) pisoteamiento de semillas (mamíferos), (G) eliminación de estiércol (escarabajos), (H) polinización y reclutamiento de plantas (pájaros), (I) reciclaje del carbono (nematodos), (J) erosión del suelo y pienso de ganado (perritos de la pradera) Caso del oso polar: Existe canibalismo documentado. Los machos matan a los juveniles que no son descendencia suya, esto sería competencia intraespecífica. No obstante, además de ésta se ha documentado canibalismo, es decir, los devora. Se ha concluido que los osos polares por la pérdida de superficie helada cada vez tienen que invertir más esfuerzo en cazar, por lo que se produce el fenómeno del canibalismo

Pitón de borneo (Dorcas et al. 2012): Extendida en el sur de florida. Se han introducido para mascotas. Estudio: índice de abundancia de diversos animales antes y después de que la pitón fuera abundante

Mapa del sur de Florida ilustrando puntos de muestreo en relación con la distribución de la pitón. Los muestreos para mamíferos fueron tomados en 1990 y 2000 a lo largo de Main Park Road (MPR) en Everglades National Park (ENP). Las áreas recientemente invadidas por pitones y muestreadas para mamíferos en 2009-2011 incluyen Big Cypress National Park Preserve (BCNP), Collier-Seminole State Park (CSSP), Chekika (CHK), y Key Largo. Immokalee y Corbett Wildlife Management Area (CWMA; al norte del mapa) son dos sitios muestreados donde las pitones no se han establecido todavía. La región morada representa el área de ENP dónde las pitones fueron encontradas en 1990 y donde su reproducción fue primero reportada (16). Los triángulos rojos representan localidades de pitones encontradas durante 2008-2009. Huella ecológica y felicidad: La conservación y la restauración ecológica persiguen mitigar el impacto negativo de los humanos y, en consecuencia, puede aumentar la felicidad Como se puede observar en la “ecuación de la felicidad” de debajo, ésta depende de tres componentes: (1) la esperanza de vida, (2) la satisfacción de la vida y (3) la huella ecológica (es decir, los impactos de los humanos en el planeta). Los componentes (1) y (2) se integran en los “años de vida feliz” del numerador de la ecuación, mientras que la huella ecológica aparece en el denominador. Así, cualquier impacto negativo de los humanos en el planeta redundará, al menos en el largo plazo, en una disminución de nuestra felicidad, mientras que las acciones de conservación y restauración aumentarán nuestra felicidad.

Este informe reporta una cartografía del índice de planeta feliz en los diferentes países

Esta ciencia orientada nos puede ayudar a orientar los recursos naturales, en concreto los recursos biológicos.

La biología de la conservación: Una disciplina multidisciplinar

Ejemplo de conservación del papagayo de spix. Causas de su declive: -

Destrucción de hábitat Consumo como carne por parte de humanos locales Mascota

Investigación: 

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Dieta: 1. Arcilla con salitre para complementar minerales 2. Arcilla para detoxificar semillas de su dieta (hipótesis correcta) Reproducción: es importante seguir el reclutamiento en especies amenazadas Hábitat: (requerimientos) 1. Cortados con salitre 2. Palmeras altas en zonas encharcadas (nidificación)

Acciones que se emprendieron para su conservación:      

Identificación de las causas de su declive (destrucción del hábitat, consumo, comercio como mascota) Investigación de su biología y ecología (dieta, reproducción, hábitat) Establecimiento de espacios naturales protegidos Medidas de conservación ex situ (reproducción en cautividad) Medidas sociales y económicas: guardería local, ecoturismo Medidas legales (especie incluida en el convenio Cites)

Biología de la Conservación: 

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Objetivos de la BC: (1) entender los efectos de las actividades humanas en las especies, comunidades y ecosistemas; (2) desarrollar herramientas prácticas para prevenir la extinción de las especies y para reintegrar especies en peligro en ecosistemas funcionales Las cinco asunciones de Primack: (1) la diversidad de organismos es buena, (2) la extinción sin precedentes de poblaciones y especies es mala, (3) la complejidad ecológica es buena, (4) la evolución es buena y (5) la diversidad biológica tiene un valor intrínseco El Principio de Precaución: es un concepto para la gestión del riesgo, que respalda la adopción de medidas protectoras cuando no existe certeza científica de las consecuencias para el medio ambiente de una acción determinada. Precisado por el Consejo Europeo (Niza, 2000)

Las medidas de conservación son necesarias para mejorar el status de las especies amenazadas (Hoffman et al. 2010)

(A) Las tendencias en la Red List Index (RLI) para los pájaros, mamíferos y anfibios del mundo. (B a D) Cambios observados en la RLI para cada grupo (negro) comparado con las tendencias de la RLI que se esperarían si las especies de mejoraron en estatus debido a acciones de conservación no fueran sometidas a ningún cambio (rojo). La

diferencia es atribuible a la conservación. Un valor del RLI de 1 equivaldría a que todas las especies están sin amenaza; un valor de RLI de 0 equivaldría a que todas las especies están extintas. Las mejoras en el estatus de la conservación de especies lleva al incremento del RLI; deterioros llevan al declive del RLI. Una tendencia descendente en el valor de RLI significa que el valor neto esperado de especies que se extinguen está aumentando. El sombreado muestra los intervalos de confianza al 95%. Nota: las escalas del RLI para (B), (C) y (D) varían.

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Actualmente, las razones más poderosas que se esgrimen a favor de la conservación de la biodiversidad son pragmáticas, los bienes y servicios que presta a los humanos, que redundan en nuestra calidad de vida y son cuantificables en términos económicos.

Biodiversidad y servicios ecosistémicos:

Relación diversidad-función y escala:

Relaciones diversidad-función. Desde 1990, más de 600 experimentos han manipulado la diversidad de plantas, animales, hongos, protozoos y bacterias en una gran variedad de biomas de la Tierra. Estos estudios han mostrado que las funciones de los ecosistemas como reciclaje y producción de biomasa están positivamente relacionadas con la biodiversidad, pero que las relaciones se saturan a niveles relativamente bajos de diversidad (A). Reich et al. han analizado los resultados de dos estudios a largo plazo de plantas herbáceas y han encontrado que aunque las funciones de saturación son prominentes al principio, las relaciones función-diversidad finalmente terminan incrementándose gradualmente si se estudia durante más tiempo (B). Los experimentos a corto plazo pueden subestimar el número de especies necesario para mantener los procesos del ecosistema. Si estos resultados pueden ser generalizables a todos los ecosistemas, Reich et al. habrán cuantificado cómo los efectos ecológicos de la extinción aumentan con el tiempo (A a B). Si otros pueden de manera similar cuantificar cómo las relaciones diversidad-función cambian con la extensión temporal del estudio (A a C), tendríamos relaciones para estimar la fracción de especies necesaria para mantener los procesos ecológicos en ecosistemas más reales (D) Mapa global del valor de los servicios ecosistémicos (Costanza et al. 1997): Valor monetario de los ecosistemas. Calculó el valor de los servicios que proporcionan por unidad de área y tiempo. La escala es logarítmica. Los de menor valor son los grandes desiertos cálidos y fríos. Los de más valor tienen latitudes tropicales, o templadas.

Se publicó una actualización de estos datos. Lo que ha examinado es en primer lugar el cambio de valor monetario por unidad de área y tiempo. Y por otro lado ha visto como han variado la superficie de los distintos grandes biomas del mundo. Los datos son de 2011, aunque el estudio se publicó en 2014. Si respecto a su antiguo estudio un valor ha descendido aparece en rojo, si respecto a 1997 el valor ha aumentado aparecen en color verde:

Se puede concluir que ha disminuido el valor neto de los servicios que nos prestan los ecosistemas. Esto está relacionado con la pérdida de ecosistemas que proporcionan servicios valiosos para el ser humano (destaca el bosque tropical), y además la degradación de los ecosistemas que existen, lo cual hace que una hectárea de ese ecosistema degradado valga menos ahora que antes. Antecedentes de la Biología de la Conservación:    

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Creencias filosóficas y religiosas (hinduismo, filosofías y religiones orientales, que siempre han abocado por una relación amistosa entre el humano y la naturaleza) Primeras actuaciones “ambientales” en el siglo XIX (reducción de la contaminación, reforestación) John Muir propuso la ética preservacionista (siglo XIX) (es necesario preservar unos ecosistemas saludables para el disfrute espiritual del humano, por sus valores recreativos) Pinchot propuso la ética de la conservación de los recursos, que desembocó en el concepto de desarrollo sostenible (siglo XX) (principio de Malthus: si un recurso es finito, los consumidores de ese recurso al ir creciendo irán agotándolo, de forma que llegará un momento que no podrán crecer más) A. Leopold sintetizó la denominada ética evolutivo-ecológica de la Tierra (siglo XX) (el humano es tan solo una especie más, que sin las otras especies no podría existir) El libro “Primavera Silenciosa” de Rachel Carson, publicado en 1962, es considerado el precursor del movimiento ecologista moderno. (Bióloga de Universidad de Harvard, explicó una serie de consecuencias graves para el humano del resultado de la explotación de los recursos que ella estudiaba)

Algunos hitos recientes:       

The Sustainable Biosphere Initiative de la ESA (1991) (se basa en tres pilares: investigación, educación y acción) Convenio para la Diversidad Biológica (1992) Millenium Ecosystem Assessment (2005) Trabajos del The Economics of Ecosystems and Biodiversity que comenzaron en 2007 (TEEB) La ONU declaró el Año 2010 como el Año Internacional de la Biodiversidad y el decenio 2011-2020 como la Década de la Biodiversidad “Cuenta atrás” para frenar la pérdida de biodiversidad de 2002 para 2010 fallida (que a partir de 2010 no se perdieran más especies) Conferencia de Nagoya del CBD (Convenio para la Diversidad Biológica) en 2010 (Plan Estratégico y objetivos 2020)

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En enero de 2012, 100 investigadores y expertos en política de los países de la UE se reunieron en la U. de Copenhague para organizar el Grupo Intergubernamental de Expertos para la Biodiversidad y los Servicios Ambientales, el IPBES Informe People and the Planet (The Royal Society, 2012) Conferencia Rio+20 Compromisos voluntarios en http://www.uncsd2012.org/allcommitments.html Declaración de San José de 2014 auspiciada por la Environmental Service Partnership (esta red va a elevar al secretario general de la ONU y a todos los gobiernos nacionales, va a hacer campañas de firmas para hacer llegar la necesidad de conservar la diversidad)

Auge de la restauración ecológica:   

La restauración ecológica ha experimentado un gran auge científico y técnico durante los últimos años El libro más antiguo sobre la materia es el de Bradshaw & Chadwick (1980), y desde entonces se han publicado varios más. Existen dos revistas especializadas llamadas Restoration Ecology, de carácter científico y publicada por la Society for Ecological Restoration International, y Ecological Restoration, de carácter más técnico y publicada por la Universidad de Wisconsin La restauración ecológica es la cara amable de la degradación ambiental.

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La Ecología de la Restauración es una ciencia, es decir, proporciona fundamentos teóricos generalizables. Es un concepto próximo a la Ingeniería Ecológica (Odum 1963) Según la Society for Ecological Restoration International (SERI), la restauración ecológica es “el proceso de asistir la recuperación de un ecosistema que ha sido degradado, dañado o destruido” (SERI Primer 2004) Por otro lado, la restauración ecológica es un interesante ejemplo de ecología traslacional o de aplicación de la ciencia de la ecología Puede mitigar la huella ecológica

La mayor parte de las reclamaciones tienen como objetivo la restauración, pero no tiene por qué ser así. La reforestación y la revegetación son disciplinas incluidas en la restauración ecológica. Para reforestar o revegetar tiene que haber un mínimo de salud del ecosistema de actuación. La rehabilitación es un concepto muy amplio, que hace referencia a restauraciones incompletas. Si no se consigue restaurar del todo un ecosistema, se usa la palabra rehabilitación.

Ingeniería ecológica: Término que fue acuñado por Howard T. Odum en los años 60, quien la define como “aquellos casos en los que la energía suministrada por el hombre es menos que la de las fuentes naturales, pero suficiente para producir grandes efectos en los patrones resultantes y los procesos” (Odum, 1963).

En la ingeniería ecológica la mayor fuente de energía es la natural; hay pocos insumos de energía fósil y el ecosistema creado se auto organiza para brindar servicios a la sociedad

Algunos eventos históricos importantes de la restauración -

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1980: Se publica el libro de Bradshaw & Chadwick. The Restoration of Land. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981: Se fundó la revista Ecological Restoration 1985: Se publica el artículo Aber & Jordan III. 1985. Restoration Ecology: an environmental middle ground. Bioscience 35: 399 1987: Se formó la Society for Ecological Restoration (SER) que contaba en el 2010 con 2.300 miembros de unos 70 países, realizando conferencias regulares cada año 1987: Comenzó un programa de la National Science Fundation (NSF) para establecer el tema dentro de la investigación base, aunque tuvo poco éxito debido a unas insuficientes bases conceptuales 1987: Se publica el libro Jordan III, Gilpin & J.D. Aber (eds.). Restoration ecology: A synthetic approach to ecological research. Cambridge University Press, EE.UU. 1993: Se fundó la revista Restoration Ecology 1994: Comenzó el proyecto más ambicioso de la historia (11.9 billones de USD), El proyecto de los Everglades (the Everglades Construction Project), en Florida, con la firma del Governor Chiles’ Everglades Forever Act (1994). El objetivo fue limpiar y restaurar el área de protección de los Everglades. Este proyecto contempla 55 subproyectos 1996: La National Science Fundation (NSF) organizó un taller para describir los temas tanto prácticos como conceptuales que debían ser resueltos por la investigación futura 1997: Se publica una serie de artículos conceptuales derivados del taller de la NSF en 1996, en Restoration Ecology Vol 5. No. 4. El taller se resumió en Restoration and Management Notes 14(2): 148-150 2009: Se firma el Pacto para la Restauración de la Mata Atlántica en Brasil, que consiste en un acuerdo firmado por 53 instituciones públicas y ONGs para recuperar aproximadamente 15 millones de ha de bosque hasta el año 2050.

El concepto de restauración ecológica con el tiempo:

Ecosistema de referencia:  

Es un modelo que sirve para planificar el proyecto de restauración y posteriormente para evaluarlo. En su forma más simple, un ecosistema de referencia puede ser un sitio existente, su descripción escrita, o ambos.

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El problema de tener una única referencia es que ésta representará solamente un estado particular de los atributos del ecosistema, pudiendo éstos haber variado a lo largo de su historia. (Los ecosistemas fluctúan a lo largo del tiempo, son dinámicos) Las fuentes para describir la referencia pueden ser: descripciones ecológicas, listas de especies y mapas del sitio del proyecto antes de su degradación; fotografías e imágenes históricas y recientes; remanentes del ecosistema original existentes en el sitio que va a ser restaurado; descripciones ecológicas y listas de especies de ecosistemas similares intactos; especímenes de herbarios y museos; descripciones históricas y tradición oral de las personas familiarizadas con el sitio del proyecto antes de su degradación; evidencias paleoecológicas tales como polen fósil, carbón y anillos de crecimiento de los árboles

¿Dos tipos opuestos de restauración ecológica?   

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Son la restauración pasiva y la restauración activa Nótese que la definición de la SER incluye la palabra “asistir”, es decir, una pro-actividad por parte del humano Restauración pasiva: es básicamente ajena a la intervención de los humanos; consiste en la sucesión ecológica o proceso de organización de los ecosistemas (regeneración natural) que ocurre después de eliminar o reducir una perturbación Es la más genuina y barata, ya que el resultado depende de cómo operan los diferentes filtros ambientales, evolutivos y ecológicos, en una localidad o región La restauración pasiva es la mejor opción siempre que se pueda, ya que está gobernada por el ambiente local

A veces los ecosistemas están tan degradados que no pueden recuperarse por sí mismo (“sucesiones regresivas”, o el tiempo que necesitarían para ello sería muy largo Entonces, entre otras razones, necesitamos ayudar a los ecosistemas a que se recuperen El concepto de restauración activa se ajusta mejor a la definición de la SERI La restauración activa puede ser muy cara En la mayoría de los casos ambos tip...