martes, 3 de enero de 2017

Los sistemas agrícolas y forestales se asemejan a ecosistemas inmaduros y estados primarios de desarrollo

La Figura 1 muestra un conflicto básico entre la estrategia humana y la de la naturaleza. El tipo de relaciones que se producen en un ecosistema en fase de eclosión, después de 30 días del microcosmos de laboratorio o de 30 años de bosque, coinciden con las que actualmente mantiene el hombre respecto a la naturaleza.



Un ejemplo se puede obtener del objetivo de la agricultura y las explotaciones forestales intensivas, tal y como se practican en la actualidad; lograr tasas de producción lo más altas posible, interviniendo y modificando de manera abrupta el paisaje una vez recogidas, con una alta eficiencia en la proporción P/ B, este comportamiento es el de una comunidad en un estado temprano, con poca diversidad debido al monocultivo, como los microcosmos de la figura 1. La estrategia de la naturaleza, por el contrario y según se ve en las fases maduras del proceso, se dirige hacia la eficiencia inversa, una ratio P/B bajo, como aparece a la derecha del Cuadro 1 de la entrada anterior de este blog o como los bosques de la figura 1. A lo largo de la existencia de la humanidad lo habitual ha sido preocuparse por obtener la máxima producción del territorio, desarrollando y manteniendo los ecosistemas en sus fases iniciales, generalmente en forma de monocultivos, en desmedro del potenciamiento de ecosistemas maduros, que entreguen nuevas posibilidades, más estables y con mayor producción, como lo demuestra la Figura 1, con una potencialidad desconocida hasta ahora para el ser humano.

Bibliografía:

Odum, E. 2009. La estrategia de desarrollo de los ecosistemas. Boletín CF+ S, (26).

Los ecosistemas demuestran que los humanos deberían ser hervíboros y no omnívoros

Odum (2009) en su modelo tabular de la sucesión ecológica, muestra las proporciones entre Producción (P), Respiración (R) y Biomasa (B), además de relacionar las cadenas alimenticias como un excelente indicador del estado de madurez de un ecosistema, en base a las relaciones energéticas de las comunidades que en el habitan, esto puede observarse en el Cuadro 1.



Es claro, como las acciones de origen antrópico han tendido a optimizar y potenciar las tasas de producción neta, o sea, una alta tasa P/B como sucede en los estadíos tempranos de una comunidad. Por su parte, la naturaleza tiende en un sentido opuesto, invirtiendo la eficiencia del ratio P/B típico de estadíos maduros, con menor entropía y mayor estabilidad.

Esto se puede observar en las cadenas alimenticias, un estado temprano, debido a la poca diversidad, las relaciones alimenticias suelen ser simples y lineales: productor primario-herbívoro-carnívoro, por el contrario, en niveles de mayor madurez se generan redes complejas donde la mayor cantidad de energía de origen biológico es transportada por rutas de tipo detrítica, ejemplificando, en un bosque maduro menos de un 10% de la biomasa total producida es consumida y transformada en energía, la mayor parte de lo consumido proviene de materia muerta (detritus), por ende, cabe preguntarse si preservar el sistema moderno de cultivos extensivos y mantener una dieta omnívora es la mejor opción, cuando los ecosistemas nos demuestran que el equilibrio se alcanza en estadíos maduros, donde la energía potencial que entregan los productores primarios se utiliza en muy baja proporción, este cambio de paradigma es uno de los desafíos que la civilización humana enfrenta al futuro.

Bibliografía


Odum, E. 2009. La estrategia de desarrollo de los ecosistemas. Boletín CF+ S, (26).

La sucesión ecológica y otros conceptos interesantes

Odum (1963) define la “Sucesión ecológica” como las estrategias adoptadas por una comunidad para mantener un ecosistema estable y resiliente a perturbaciones, que resultan ser las mismas al corto plazo como al largo plazo del desarrollo evolutivo, están se fundamentan en 3 parámetros:

  • ·         Proceso de crecimiento que puede ser predecible.
  • ·         Resultado del control del entorno físico por parte de la comunidad.
  • ·         Culmina con un ecosistema estable y sinérgico.
Un esfuerzo integrador entre el holismo de los hermanos Odum y el reduccionismo dominante hoy en día, fue el de Margalef (1968) en sus “Perspectivas de teoría ecológica” . Los holistas se centran en la direccionalidad y predictibilidad de las trayectorias sucesionales que conducen a un clímax único, predecible. Los reduccionistas se centran en las perturbaciones, los procesos estocásticos y sus consecuencias impredecibles. Así, Margalef evitó estos conceptos desarrollados para buscar tendencias generales para explicar climax alternativos, explicando la sucesión como un proceso de auto-organización, con una disminución de la entropía e influencia del ambiente y un aumento de las interacciones bióticas.
Si relacionamos los procesos físico-biológicos de un ecosistema, por una parte la sucesión potencia las interacciones entre los organismos de una comunidad, pero las relaciones de la comunidad con el ambiente pueden ser variadas, como por ejemplo, la Evapotranspiración Potencial, que es el conjunto de pérdidas físicas (evaporación) y biológicas (transpiración de las plantas) del suelo en vapor de agua máximas teóricas en condiciones óptimas, depende de factores meteorológicos como radiación global, humedad del aire, viento, etc), de la cubierta vegetal y de factores edáficos (CIREN, 1997).

La ecuación del balance de bioenergía, define la Respiración (R) como el consumo de carbohidratos y oxígeno para la producción de energía, agua y dióxido de carbono, sentido opuesto de la Producción primaria (P) o fotosíntesis. Así, la relación P/R corresponde a un excelente indicador funcional de la madurez del sistema, la respiración ecosistémica se define entonces, como el conjunto de procesos metabólicos de una comunidad que se enmarcan en el balance de bioenergía del ecosistema donde habita. (Odum, 2009) 

Bibliografía:

Centro de Investigación y Recursos Naturales (CIREN). 2013. Cálculo y cartografía de la evapotranspiración potencial de Chile. 1996-1997.

Margalef, R. 1968. Perspectives in Ecological Theory, University of Chicago Press, Chicago, Illinois, USA

Odum, E. 1963. Ecology. Holt, Rinehart & Winston, Nueva York, cap.6

Odum, E. 2009. La estrategia de desarrollo de los ecosistemas. Boletín CF+ S, (26).

martes, 6 de diciembre de 2016

Harmonia axyridis, una especie de chinita invasora con graves consecuencias.

La especie del orden Coleoptera: Harmonia axyridis (Pallas), es una chinita proveniente de Asia, que ha sido introducida a Chile para el control biológico de otros insectos (Koch, 2003). Pero este insecto se esparció rápidamente e incrementó su población en abundancia, transformándose en un invasor exitoso y es considerado uno de los más riesgosos enemigos exóticos utilizados en control biológico (Roy & Wajnberg, 2008).
En un estudio realizado por Grez et.al. (2010), se reportaron individuos de H. axyridis encontrados accidentalmente en un monitoreo del SAG en su programa permanente de vigilancia. Se determinó que del año 2008 (primeros avistamientos) a la fecha del estudio en el 2010 el número de individuos estimado había crecido cerca de 80 veces el tamaño inicial. Los impactos negativos reportados por la introducción de esta especie son desde impactos en artrópodos no objetivos en control biológico, desplazamiento de coleópteros nativos, invasión a zonas residenciales con posibles afecciones alérgicas, contaminación de frutas y otros daños severos a la agricultura hasta daños ecológicos profundos debido a su comportamiento voraz y agresivo.

Bibliografía:

Roy, H., and E. Wajnberg. 2008. From biological control to invasion: the ladybird Harmonia axyridis as a model species. BioControl 53: 1-4 pp.
Koch, R.L. 2003. The multicolored Asian lady beetle, Harmonia axyridis: A review of its biology,
uses in biological control and non-target impacts. Journal of Insect Science 3: 1-16 pp.
Grez, A. Zaviezo, T. Gonzalez, G. & Rothmann, S. 2010. Harmonia axyridis in Chile: a new treat. Ciencia e Investigación Agraria. Santiago. Chile. 1-4 pp.

Agallas en especies del Bosque Templado chileno.

Las agallas o cecidias son crecimientos anormales e inducidos que se encuentran en la morfología de las plantas, el agente inductor normalmente corresponde a un artrópodo, que deposita sus huevos en el tejido vegetal y las agallas crecen alrededor de las larvas que se alimentan y desarrollan dentro de este entorno protecto, al alcanzar el estado adulto horadan las agallas y salen, por eso es que estas presentan un pequeño orificio (Felipe & Alonso, 2015).
En un estudio realizado por Quintero et.al. (2014) en los Bosques Templados de Sudamérica, específicamente en Argentina y Chile, estos bosques tienen un alto grado de endemismo en su flora y su fauna y la ocurrencia de interacciones planta-animal únicas. Se encontraron datos de 90 morfoespecies de cecidias asociadas a 39 especies huésped (21 géneros y 15 familias), aunque el género que demostró mayor presencia de cecidias fue el género Nothofagus con 43 morfoespecies en 9 especies (N. obliqua, N. pumilio, N. donbeyi, N. antárctica, N. glauca, N. alessandrii, N. betuloides, N. nítida y N. alpina). Las muestras fueron obtenidas caminando linealmente en transectos en distintos parques y reservas de la región del Maule a Magallanes.

Uno de los casos más llamativos, dentro de los revisados en su estudio, corresponde al Coihue (n. dombeyi) que presentó 14 morfoespecies de cecidias, pero una bien descrita en la literatura corresponde a la forma globular en sus brotes asociadas a los parasitoides Cecinothofagus gallaecoihue, Cecinothofagus ibarrai y Plectocynips pilosus y al inquilino Noterapion meorrhynchum correspondiente a un coleóptero que oviposita en agallas frescas abandonadas de avispas cynipidas (Paraulax sp.) donde logra terminar su desarrollo, el resumen de esta interacción y una ilustración de la morfología asociada se puede ver en la Tabla 1 e Imagen 1 respectivamente.

Tabla 1. Relación especie-inductor. Fuente: (Quintero et.al., 2014)


Imagen 1 - Agallas en N. dombeyii. Fuente: (Quinteros et.al., 2014)
En el Gráfico 1. se puede observar la distribución según orden de los Artrópodos inductores, número de cecidias y la especie de Nothofagus que se relacionaron en el estudio.

Gráfico 1 - Distribución de agallas en Nothofagus. Fuente: (Quinteros et.al., 2014)
Queda de manifiesto, que la especie N. dombeyii es la más afectada de las muestras por los 5 órdenes de Artrópodos estudiados y con 14 morfoespecies.

Bibliografía:

Felipe, A. & Vicente, J. 2015. Taller de Química Espectacular. Universidad Politécnica de Madrid. Madrid. España. 50 pp.
Quintero, C. Garibaldi, L. Grez, A. Polidori, C. & Nieves-Aldrey, J. 2014. Galls of the temperate forest of southern South America: Argentina and Chile. In Neotropical Insect Galls (pp. 429-463). Springer Netherlands.

El concepto de diversidad en comunidades.

Se entiende la biodiversidad como la “variabilidad entre los organismos vivientes de todas las fuentes (terrestres, marinos y otros ecosistemas acuáticos) también como los complejos ecológicos en los que se desarrollan. El concepto incluye diversidad dentro de las especies, entre especies y de ecosistemas” (UNEP, 1992).
Los métodos de medición de diversidad pueden ser a nivel genético y a nivel de especies, este último especialmente, es difícil de relacionar con la estructura del paisaje en cada unidad geográfica, para ello se hace la separación en componentes para diversidad alfa (riqueza en comunidad homogénea), diversidad beta (grado de cambio en composición de comunidad en un paisaje) y diversidad gamma (riqueza de especies del conjunto de comunidades en un paisaje) (Whittaker, 1972).
Dentro de la diversidad alfa, se vuelve fundamental cuantificar no solo la riqueza de especies, sino la importancia de cada especie, esto mediante la clasificación que se muestra en la Figura 1.
Figura 1 - Clasificación Diversidad Alfa. Fuente: (Moreno, 2001)
El estudio de esta diversidad se podría abordar desde la riqueza de especies, donde existen diversos índices y métodos, aunque el más simple corresponde a la riqueza específica al medir el número total de especies por censo.
Dentro de la diversidad beta, como está basada en proporciones o diferencias, se usan métodos de similitud o distancia entre muestras, de reemplazo y complementariedad. Por facilidad se utilizaría un índice de similitud cuantitativo como el propuesto por Sorenson, que relaciona el número de individuos entre dos sitios. Su clasificación se presenta en la Figura 2.
Figura 2 - Clasificación Diversidad Beta. Fuente: (Moreno, 2001)
En la diversidad gamma Schuleter y Ricklefs (1993) proponen la medición en base al producto de la diversidad alfa, diversidad beta y el número total de comunidades mediante la Ecuación 1.
Ecuación 1 - Diversidad Gamma. Fuente: (Moreno, 2001)
Que considerar para elegir método?
  • ·         Nivel intra (alfa) , inter (beta)  o extracomunidad (gamma).
  • ·         Grupo biológico, disponibilidad de datos y trabajos previos.
  • ·         Restricciones matemáticas y supuestos biológicos.


Bibliografía:

Moreno, C. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol. 1. Zaragoza, 84 pp.
Schluter, D. Ricklefs, R. 1993. Species diversity: an introduction to the problem. In: Species diversity in ecological communities: historical and geographical perspectives, R. E. Ricklef y D. Schluter (Eds). The University of Chicago Press, Chicago, 1-12 pp.
UNEP. 1992. Convention on biological diversity. United Nations Environmental Program, Environmental Law and Institutions Program Activity Centre. Nairobi.
Whittaker, R. 1972. Evolution and measurement of species diversity. Taxon, 21(2/3): 213-251 pp.