Tema 7 - Pertorbacions i resiliència (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura ecologia de comunitats i ecosistemes
Año del apunte 2014
Páginas 11
Fecha de subida 29/12/2015
Descargas 5
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 7 - Pertorbacions i resiliència  Pertorbació pot ser definida com una acció exercida sobre un sistema (en el nostre cas ecosistema) que determina la seva simplificació estructural i funcional (porta associada un alliberament d’energia que impacte el sistema).
 Successió secundària s’associa a un procés de reorganització de l'ecosistema pertorbat.
Es important tenir clar la simetria temporal. Una pertorbació es dona de manera rapida, i en canvi el procés de reestructuració que porta al sistema a com era abans es dona de manera lenta.
Abiòtiques: foc, sequeres, inundacions, vent, huracans, tornados, esllavissades/allaus glaceres, tempestes de gel i/o neu erupcions volcàniques, terratrèmols, tsunamis, fluctuacions del nivell de l’aigua, processos costaners Biòtiques: Epidèmies i malures en general.
Eclosió massiva d’insectes (per exemple defoliadors) Animals excavadors (Talps,...) Castors Humans Un eix de classificació en funció de l’origen de la pertorbació en relació a l’ecosistema pertorbat són: pertorbacions endògenes envers pertorbacions exògenes, però les fronteres de vegades no són clares.
Malgrat l’origen que genera l’incendi pugui ser exògena, la energia que es genera amb la pertorbació es endògena: el que es crema es biomassa del sistema.
Les temperatures que s’assoleixen no son les mateixes si es cremen mes o menys tones de biomassa per hectàrea La calor latent de l’aigua influencia en la intensitat d’una pertorbació com per exemple la d’un incendi. Al estiu la falta d’aigua fa que cremi amb mes intensitat.
 El sistema (ecosistema) produeix i emmagatzema l’energia alliberada durant la pertorbació (la biomassa és el combustible).
 Això dona lloc i condicions per l’evolució en quant a característiques adaptatives de les espècies i també per a la discussió en l’àmbit de la ciència ecològica… però tot i això, l’energia necessària per iniciar el foc (ignició) és externa.
Les pertorbacions d’alta freqüència porten associada poca energia.
Son poc freqüents incendis de gran superfície.
 El vent porta associada energia cinètica que pot impactar els ecosistemes.
 Règim de pertorbacions  Patró espacio-temporal de la incidència de pertorbacions en un ecosistema o una àrea geogràfica determinada.
Caracterització del règim de pertorbacions:  la seva distribució espacial,  la seva freqüència o nombre mitjà durant un període determinat,  l'interval de retorn —que és l'invers de la freqüència o el temps mitjà transcorregut entre dues pertorbacions—,  el període de rotació o temps mitjà necessari perquè una pertorbació afecti una àrea determinada,  el percentatge de superfície afectada respecte de la total,  la intensitat o força física de la pertorbació i la severitat de l'impacte sobre els organismes, la comunitat o l'ecosistema.
 S'han de considerar els efectes sinèrgics entre pertorbacions. Per exemple, les sequeres augmenten la intensitat del foc, mentre que els atacs dels insectes fan que la vegetació sigui més susceptible tant a les tempestes com a les sequeres.
ESTABILITAT I ESTRUCTURA DE LES COMUNITATS (PERDUA D’ESTRU.) The intermediate disturbance hypothesis of species diversity  This model predicts that biodiversity is maximized at some intermediate level of disturbance (red arrow).
Relacions entre la riquesa d’espècies de plantes y la fertilitat sota diferents règims de pertorbació per pastura, considerant la intensitat i el caràcter selectiu d’aquest  The effect of disturbance on species richness in two contrasting communities  Aquatic invertebrates in streams on the South Island of New Zealand. The scale of disturbance is a composite measure of variation in temperature, stream flow, and bottom stability. (Death and Winterbourn 1995)  Plant species richness in tallgrass prairie in Kansas. The frequency of burning is the probability of being burned each year between 1972 and 1990.
 Because species richness declines with the amount of disturbance, the intermediate disturbance hypothesis does not apply to either of these communities (Collins et al. 1995) Les pertorbacions poden afectar al nombre d’espècies que trobem en un lloc concret.
Quan el nombre d’especies, en condicions intermitges teníem un pic de màxim nombre d’especies. Aquest efecte de la pertorbació molts cops afavoreix es la barreja d’especies. Moltes vegades sistemes que es van tancant van perden especies que la pertorbació va desfavorint.
Una cosa que semblava clara acaba sent del tot certa.
Amb la frequencia del foc el nombre d’especies va disminuint Quan es plantegen hipòtesis, sempre cal pensar en entendre els mecanismes amb els que les especies estan afavorides o noEn ambients inestables, trobar unes especie so unes altres depèn de qui arriba primer En aquest exemple te a...?? Es veritat que el cas de la physa es reprodueix abans, l’altre te una posta mes abundant i acabarà desplaçant a l’altra espècie. Per això es important saber quins mecanismes desplacen a les especies, Hem vist com les pertorbacions modifiquen la estructura del sistema; ara veurem com el sistema oposa resistència a aquestes pertorbacions.
 Resiliència pot definir-se com la capacitat d’un ecosistema per recuperar la seva estructura i funció després d’una pertorbació (destrucció de biomassa) o estrès (limitació de la producció).
 La pèrdua de resiliència en la proximitat al llindar (“tipping point”) al que el sistema es desplaça d’un estat estable d’equilibri a un estat diferent es pot entendre a partir de la representació de camps d’estabilitat.
Alta resiliència: es fàcil retornar al estat en que es trobàvem Si empenyem el sistema es fàcil derivar a un no estat del sistema.
El “tipping point” es l’estat a partir del qual el sistema ja no torna a ser el que era.
 Es poden representar intuïtivament com el comportament d’una pilota que es trobés en una superfície que té valls i carenes. La mida de les concavitats poden representar el nivell de certesa amb el que la pilota tornarà a lloc sense saltar la carena i sortir de la vall (capacitat d’absorbir pertorbacions sense canviar d’estat).
 El pendent, profunditat de la vall, representa la velocitat amb la que retorna al seu lloc d’equilibri desprès d’una pertorbació. La taxa de recuperació després d’una petita pertorbació (c,d) es una mesura de l’estabilitat local de un equilibri.
Possibles maneres en els quals els estats d’equilibri dels ecosistemes poden variar degut a canvis de condicions com per exemple la càrrega de nutrients, el nivell d’explotació o l’increment de temperatura.
 En el cas a y b, només un equilibri existeix per a cada condició.
 Però, si la corba d’equilibri es plega cap enrere (c), tres equilibris poden donar-se per una mateixa condició.
 Això es pot veure amb les fletxes que indiquen la direcció del canvi, que en aquest cas d’equilibris, la secció de línia discontínua representa un estat inestable essent la frontera entre les valls d’atracció dels dos estats estables alternatius en la branca superior i inferior.
Dues maneres de desplaçar-se i passar als estats estables alternatius.
a, Si el sistema és a la branca superior, però proper al punt F2 de bifurcació, un petit canvi d’increment de les condicions pot portar-lo més enllà de la bifurcació i induir un desplaçament catastròfic cap a l’estat estable alternatiu de la part inferior ('forward shift'). Si s’intenta restaurar el sistema a l’estat de la branca superior revertint les condicions, els sistema mostra histéresis. El desplaçament de retorn (‘backward shift’) només és possible si les condicions es reverteixen tan com per arribar a l’altre punt de bifurcació F1.
b, Una pertorbació (fletxa negra) pot també induir un desplaçament cap l’estat d’equilibri alternatiu si és tan gran com per portar al sistema més enllà de la frontera del punt d’atracció de la vall de l’altre estat alternatiu.
Riquesa d’especies Biomassa que soporta el sistema Tenir persistència d’una comunitat Condicions ambientals que poden exercir una determinada pressió El poder canviar d’estar representa que exercint una determinada pressió podríem passar de tenir bosc a no tenir bosc. Un exemple podria ser la pluviometria. Un exemple podria ser la pluviometria: condicions que determinen que un sistema pugui ser-hi o no Si es va exercint pressió sobre el nostre sistema (suposem augmenta nivell de sequera) el sistema va perdent biomassa, i es possible que arribi a un llindar de sequera fins a ferlo no viable. El sistema no es viable, el sistema es col·lapsa: el valor d’index foliar es molt mes baix i probablement siguin altres especies les que visquin en aquell nou sistema Continuem tenitn un sistema amb menys estructura, potser un altre estat com una praderia; malgrat tornem a tenir les condicions hídriques anteriors no retornarem al sistema anterior.
A les nostres mans tenim du Amb la mateixa pluviometria (o sigui la variable que determini l’estat del nostre sistema) En altres caoss el sistema es pot recuperar, però pot ser un procés lent i que requereixi condicions diferents a les que es requerien abans per mantenir el primer estat La evolució del sistema es que tenim un estar possible, a la dreta un altre i entremig tenim dos estats possibles del sistema.
Es possible que, malgrat el nostre sistema estigui molt marcat per la pluviometria, es possible que una pertorbació extrema com al deforestacio acabi de donar “la empenta” per impulsar al sistema al canvi d’estat (sobretot en estats pocs resilients, es a dir, amb poca capacitat per tornar a l’estat anterior?) Per tornar al estat anterior no es tan fàcil com variar la pluviometria (u alres variables que determinin l’estat), sinó que caldran unes condicions molt més difficils d’assolir (que afavoreixin molt a certes sp?) A mesura que augmenta el nivell de sequera, te un patró mes puntejat fins que arribarem a un punt on no es soportara el sistema d’arbrat. Son indicadors que ens informen de que el sistema es pot trobar en uan situació critica.
Aigües clares, aigües tèrboles L’input de fosfor d’aigües residuals agrícoles pot fer que es generin algues i per conseqüent esdevinguin aigües tèrboles Inundacions, riuades que entren en llacs.
Agafant dos eixos de pressió: la de pesca i la eutrofització (o extra de nutrients que reben aquestes zones).
Zones molt eficients desde el punt de vista de nutrients: depenen d’aigües molt transparents. Es podria passar d’un corall en bona salut Si pertorbes un sistema es possible que es pugui recuperar, però es possible que arribi un punt en el que no es pugui recuperar La pressió de pesca o d’augment de nutrients el que fan son petites empentes/pertorbacions que acaben de fer saltat un sistema que esta en un estat a un altre Dependra també de com es modifiquin les xarxes tròfiques o la temperatura amb el canvi climàtic: es una pressió afegida Que despres d’un incendi trobem la mateixa especies no significa que siguin els mateixos individus: si ho son pot ser perquè estiguin protegits (llavors si serien els mateixos), alguns tenen capacitat de rebrot (el pi pinyoner no rebrota però te mecanismes per allunyar les fulles si el foc es dona pel sotabosc; quercus si que te capacitat de rebrot). Suber son soques que acumulen crbohidrats que es faran servir per aquesta reconstrucció Despres d’un incendi si hi ha especies que tenen resiliència al foc Pirofítica= necessita el foc Gatoses: germinen després de l’incendi PERTORBACIÓ » Acció exercida sobre un ecosistema que determina la seva simplificació estructural i funcional (porta associada un alliberament d’En). Quan la pertorbació esdevé en un sistema, és de manera ràpida  Successió secundària: procés lent, de reorganització i recuperació de la funcionalitat d’un ecosistema pertorbat.
Tipus  Abiòtiques: foc, sequera, inundacions, vent, etc.
 Biòtiques o Eclosió massiva insectes: mengen fulles (on hi ha la producció primària)modif estructura sistema o Castors: modificació fluxe hidrològic (preses) o Humans, epidemies, etc.
Incendis    Té components endògens, però l’En necessària per iniciar el foc és externa L’ecosistema produeix i emmagatzema l’En alliberada durant la pertorbació Biomassa (combustible): si n’hi ha més  més impacte (tones/hectàrea) Impactes  Volatilització: CO2, H2O, SO2 i NO2  Fum  Cendres o Elevades pel vent i escalfor o Dipositades al sòl: ↑ pH i ↓ MO  escorrentia, erosió o lixiviació (rentat d’ions quedant fora del camp d’abast de les arrels)  Si queden illes d’arbres, poden deixar anar la llavor Altres pertorbacions Vent: porta associada energia cinètica que pot impactar els ecosistemes.
Sequera: moltes espècies tenen procés de decaïment, es moren els que ocupen sòls més prims (molt erosionables) Plagues  Processionària (eruga pi): menja fulles gran escala  ↓ producció primària  Els insectes estan presents als boscos, a petita escala (tenen els seus depredadors)  a gran escala causen problemes a l’ecosistema Règim pertorbacions » Patró espaciotemporal de la incidència de pertorbacions en un ecosistema o una àrea geogràfica det.
Caracterització a. Distribució epacial b. Freqüència: num mitjà durant unt període det c. Interval de retorn: temps mitjà entre 2 pertorbacions (1/freq)  amb canvi climàtic s’està escursant d. Període de rotaciò: temps mitjà necessari perquè una pertorbació afecti una àrea det e. % superficie afectada f. Intensitat: força física  severitat de l’impacte sobre org, comunitat i ecosistema Pertorbació amb molta En ass  poc freq ...