Eco SI 1 Paisaje

Paisaje y territorioComponentes, estructura y funcin. Modelos.

Ecologa de Sistemas I. Curso 08-09 A Gmez Sal

Elementos estructurales del paisaje

Burel y Baudry (2001)

Qu es una mancha? rea internamente homognea a la escala considerada;

diferente de lo que la circunda Piezas bsicas del mosaico del paisaje (tesela, patch,

fragmento) Sus caractersticas tienen importantes implicaciones

ecolgicas

Tamao

Forma

Nmero

Atributos de las manchas

Atributos del mosaico

ConfiguracinResidual

Antrpico

Dif. formaDif. tamaoDistancia Dif. origen

Regular Agregada Al azar

Spatial conceptsInterface of Empirical and Intuitive Knowledge (rational knowledge complemented with creative insights)

Essential Support for Proactive Planning

Can Structure and Inspire the Planning Process

(contenido, rejilla, interigitacin, segregacin, red -telaraa -, trama -urdimbre-, espontaneo)J. Arhem, 2008

Tipos de manchas

Forman (1995)

95 tipos de manchas de vegetacin:

Residual, remnant

Regeneracin Plantadas Ambiente natural

Perturbacin

Distinta facilidad para dispersin.

Clasificacin de las manchas segn su forma

Forman (1995)Natural Human-created

Abanico aluvial

Deslizamiento, avalancha

Barjanes

Bosque en galera

Incendio

Irrigacin pvot

Campo cultivado

Embalse

Forma de las manchas

Consecuencias de la forma:

Forma de las manchasForman (1995)

Posibles consecuencias de la forma

Forman (1995)

Tamao de las manchas

Molles (2006)

Microtus ochrogaster

9Estudio de Diffendorfer et al. (1995)

Tamao de las manchasForman (1995)

Qu es ecolgicamente mejor, una mancha grande o una pequea (LOS=large or small patch)?

Qu es mejor una mancha grande o varias pequeas (SLOSS= single large or several small patches)?

Smith y Smith (2007)

Implicaciones del tamao de las manchas Tamao de las manchas

Incendios, tornados y plagas pueden afectar a una mancha completa, pero es menos probable que devaste varias manchas

Desventaja ecolgica del movimiento entre manchas (ms problemas que en el interior de las manchas).

Es evidente que conocemos poco sobre los efectos ecolgicos del tamao de las manchas sobre los procesos ecosistmicos (Forman, 1995)

Hay que tener en cuenta otros aspectos, sociales, econmicos y otros (dimensiones valorativas, compromisos funcionales).

Tamao de las manchas y biodiversidad

Burel & Baudry (2002)

9Curvas riqueza-rea


Tamao de las manchas y biodiversidadBurel & Baudry (2002)9 Teora biogeogrfica de islas

n especies

La

La tasa de inmigracin de nuevas especies decrece a medida que aumenta el nmero de especies instaladas y que se aproxima al nmero de especies del continente. La tasa de extincin aumenta con el nmero de especies presentes. La funcin de inmigracin I es una curva cncava decreciente, al principio muy alta, despus baja a medida que se satura. Las curvas I y E varan con la distancia la continente y con la superficie de la isla. El equilibrio se alcanza cuando las tasas se igualan.

Conclusin:Las manchas grandes tienen ms especies que las pequeas

El rea es ms importante que el aislamiento, la edad de la mancha, y muchas otras variables al predecir el nmero de especies

Nmero de manchas Cuestin SLOSS (single large or several small

patches)? No hay acuerdo (Reese, 2001):

Plantas, invertebrados, reptiles y anfibios: varias islas pequeas tienen mayor diversidad de especies

Aves y mamferos: una gran mancha tiene mayor riqueza de especies. En el medio terrestre tienen importancia de los centros de isla (core). Aparecen lmites/periferias, que no se dan en las islas martimas.

Depende del espacio vital/area de campeo que necesitan

Nmero de manchasForman (1995)


Configuracin de las manchas

Disposicin de elementos espaciales en el territorio.

Los procesos ecolgicos de un territorio dependen de la configuracin espacial de sus elementos

Lmites y bordes Ecotono: zona de transicin entre dos

comunidades estructuralmente diferentes Borde: lugar donde se juntan dos o ms tipos

de vegetacin o de ecosistemas

Ruiz (1993)

Lmites y bordes Bordes y ecotonos

Actuacin humana Incendio

Avance del bosqueSmith y Smith (2000)

Lmites y bordes

Contraste en el borde, importante para aumentar la riqueza de especies


Efecto de borde Efecto de borde: Respuesta de los organismos a las

condiciones ambientales creadas por el borde. Posibilidades de aprovechar recursos ms variados. Complementariedad.

Diferente composicin y abundancia de especies

Especies de borde: se encuentran principalmente cerca del permetro de un elemento del paisaje

Lmites y bordes Relacin tamao de hbitat-especies de borde/interior


Bordes Caractersticas de los bordes:

Gran riqueza de especies animales y vegetales (generalistas o multihbitat)

Variadas e importantes funciones en el contexto territorial

Territorios de una especie de borde (Passerina cyanea) colorn azul

Funciones de los bordes de un paisaje

Hbitat Filtro (barrera) Conduccin Fuente Sumidero

Fragmentacin Divisin de elementos del paisaje en

fragmentos de menor tamao Prdida de hbitat y aislamiento de los

hbitats Proceso continuo y dinmico Anlisis usando dos fundamentos

tericos: Teora biogeogrfica de islas (MacArthur y Wilson,

1967) Teora de metapoblaciones (Levins, 1969)

Fragmentacin


Mgica et al. (2002)

Sm

Causas de la fragmentacin del paisaje

Expansin urbanstica y de infraestructuras

Procesos de industrializacin

Agricultura y silviculturaintensivas

Cambios de uso (matorralizacin tras abandono)

Consecuencias de la fragmentacinAlteracin del paisaje

PRDIDA HABITAT FRAGMENTACINPrdida de hbitat+disminucin

conectividad

Intacto90 hbitat destruido

Hbitat natural

Hbitat alterado

Disminucin conectividadAumento del efecto borde

Modelo de Hobbs y Wilson (1998) en Mgica et al. (2002)

Consecuencias de la fragmentacin

Prdida de hbitat Alteracin del patrn de fronteras Aislamiento de los fragmentos en el paisaje Aumento de la matriz Prdida de conectividad Dependencia de corredores Efecto de borde


Atencin a la escala! Procesos ms afectados:

La dispersin de semillas La polinizacin de las plantas Las relaciones de depredador-presa La dispersin de parsitos y epidemias


Amenaza la supervivencia de los organismos afectados:

Disminucin de la disponibilidad de superficie del hbitat: reduccin del tamao de las poblaciones

Reduccin de los fragmentos: aumento en la relacin permetro-superficie

Aislamiento de los fragmentos: dificultad de intercambio de individuos


Disminucin de la superficie de hbitat natural en favor de usos antrpicos del territorio

Reduccin del tamao de los fragmentos, por la divisin de superficies ms o menos amplias en fragmentos de menor tamao (perjudicial para especies de interior)

Fragmentacin del paisaje en ambiente mediterrneo

Procesos de humanizacin del territorio (matorralizacin, adehesamiento, policultivos, terrazas /huertas, caadas) originan paisajes heterogneos

Ocasionalmente mayor diversidad que en sistemas sin manejo. Peroel significado de la diversidad debe ser interpretada en su contexto. Qu diversidad? Que especies?.

No se ha llegado al umbral de prdida de hbitat ni de ruptura de patrones horizontales de los ecosistemas (flujos hidrogeolgicos, procesos de acumulacin, transporte y sedimentacin, etc.)

Fase de paisaje salpicado o jaspeado(Mgica et al., 2002)

Fragmentacin y tamao y forma de las manchas

Los fragmentos mayores tienen poblaciones ms numerosas (mayor prob. de supervivencia despus de una perturbacin)

Los fragmentos alargados tienen ms longitud de borde

Relacin borde/interior: Tamao, forma y distribucin de los fragmentos

Fragmentacin y tamao y forma de las manchas


Elementos linealesElementos lineales

Definicin de elemento lineal (line, corridor)Tipos de elementos linealesAtributos y propiedades ecolgicas de los elementos linealesAplicaciones a la planificacin

Elementos lineales

Franja longitudinal que difiere del terreno adyacente en ambos lados

Concepto ambiguo: hbitat lineal o corredor sensustricto (funciones de conectividad)

Conectividad ecolgica (procesos en el paisaje/territorio). Corredor biolgico (para dispersin de especies).

Conceptos cientficos, distinguir bien de trminos populares como pasillo verde, va verde, etc.

Tipos de elementos lineales

Forman & Godron (1986)

Corredores lineales (linear corridor). Especies de borde

Corredores amplios. Franja (strip corridor). Ambiente interno.

Ros y riberas (stream corridor). Bordes de cursos de agua

Origen de los elementos lineales

De perturbacin (ferrocarril, carreteras)

Dependientes de las condiciones ambientales (cursos de agua)

Residuales (lneas de rboles en zonas desboscadas)

De regeneracin (reas verdes urbanas)

Plantados o introducidos (setos, lineas)

Atributos de los elementos lineales

Estructura interna

Forman (1995)

Funciones de los setos y otras lneas de vegetacin

Hbitat Corredores para

especies forestales Efecto barrera Refugio de fauna

silvestre Control biolgico de

plagas Gua para el snar Blanco (1993)

Funciones de las tapias y otras vallas

Efecto sobre fauna y flora poco documentado

Cortavientos, corta escorrenta, facilitan el crecimiento de vegetacin, dan lugar a setos

Barrera para el desplazamiento de ganado

Refugio de reptiles y micromamferos

Atributos de los elementos lineales

Estructura externa

Forman (1995)

Forman (1995)Forman (1995)Forman (1995)

Funciones de los elementos lineales

Funciones de las vas de comunicacin

Corredores para los procesos antrpicos Barrera para muchos procesos ecolgicos Corredores para el desplazamiento y

dispersin de especies Pueden originar la muerte de los animales en

las carreteras Aumento de erosin, sedimentacin y

deslizamiento de tierras cuando cambian la estabilidad de laderas

Forman (1995)

Funciones de las vas de comunicacin

Originan cambios en los flujos hidrolgicos y de erosin

Facilitan la distribucin, frecuencia e intensidad de las alteraciones de paisaje (incendios, basuras, furtivismo, etc.)

Pueden provocar la fragmentacin de hbitat forestales

Cortafuegos: efecto beneficioso del efecto barrera

Efecto borde: valores variables de distancia

Problemas de los corredores

La percepcin de un corredor depende de la especie

Corredores ms amplios disminuirn la probabilidad de que los depredadores encuentren a sus presas

Actan como conducto para la invasin de especies exticas o patgenos

Aplicaciones a la planificacin

Corredores ecolgicos Tres definiciones: estructural, funcional,

gestin Calidad visual del paisaje Accesibilidad a espacios naturales Puntos de paso Corredores discontinuos (stepping stones) Estudios a escala detallada de grano muy fino

Urban Sustainability Planning and Design Principles (Arhem,2008)

A) Hydrology: the integrating process, fundamental to sustainability, and (arguably) the primary generator of sustainable spatial form.

B) Connectivity: integrating and linking neighborhoods, communities and regions to counter fragmentation and support particular desirable functions (hydrology, wildlife movement, transportation,recreation).

C) Multiple Use: promotes spatial and economic efficiency, raises visibility, gains political support = capacity to resist pressure for land use change.

D) Learn-by-Doing: practice adaptive planning and design, through experimental design, monitoring, and continuous evaluation and adaptation.

Casco, Framework Concept(Van Buuren and Kerkstra 1993)

Green Infrastructure Integrated networks/systems of built and protected/managed urban ecosystems

that provide multiple, complementary functions in support of urbansustainability. (*Ahern, 2007)

Focus on the Built Environment (ecology IN, and ecology OF the city)

Integration Across Scales (metro - to neighborhood - to site)

Employs Full Suite of Strategic Approaches (protective, defensive, offensive andopportunistic)

Spatially Structured by Hydrology

Pickett,et al 2004. Resilient Cities: meanings, methods, Metaphor for integrating the ecological, socio-economic,, and planning realms. Ahern, J. 2007. Green Infrastructure for Cities: the Spatial Dimension

Matriz del paisaje Componente dominante de un mosaico

paisajstico

Forman (1995)

Forma de la matriz

Borde

Interior

40/60

25/75

Dinmica de la matriz Importantes implicaciones en el cambio del mosaico paisajstico Resistencia y heterogeneidad

Resistencia del paisaje: nmero de lmites por unidad de longitud de ruta

Heterogeneidad: depende de la escala

Forman (1995)

Dinmica de la matriz Resistencia de diferentes tipos de matriz o barrera al movimiento

de especies La resistencia al movimiento de especies es menor cuando

aumenta la cobertura de bosque

Mosaicos Definicin de mosaico Heterogeneidad del paisaje Causas de la heterogeneidad Propiedades de los paisajes heterogneos Cuantificacin de la heterogeneidad

Definicin de mosaico Patrn de teselas, elementos lineales y matriz,

cada uno compuesto de pequeos objetos agregados de manera parecida

El tamao medio de estos elementos define el grano del mosaico

En el paisaje, el contexto (elementos adyacentes, prximos y posicin) es ms importante que el contenido

Heterogeneidad del paisaje Dos componentes:

Diversidad de elementos paisajsticos Complejidad de sus relaciones espaciales

Importancia: Estructura y patrones espaciales del paisaje Flujo de organismos Intercambio de recursos Otros procesos ecolgicos

Burel & Baudry (

La heterogeneidad resulta de: Condiciones climticas, geolgicas y

edficas. Patrones topogrficos y biogeogrficos Historia de los usos del suelo Perturbaciones

Causas de la heterogeneidad del paisaje

Turner et al. (2001)



Perturbaciones: Crean teselas de diferente edad Algunas perturbaciones son extensas e

infrecuentes, otras son continuas y de pequea escala.

Perturbaciones naturales como el fuego Actividad humana: agricultura, construccin

de carreteras, etc. Se alteran el patrn natural de la heterogeneidad y tambin la dinmica de las teselas

Interaccin entre fuentes de heterogeneidad

Propiedades de los paisajes heterogneos

Determinadas formas de heterogeneidad facilitan la dispersin y movimiento de especies

Relacin entre heterogeneidad del paisaje y distribucin de la biodiversidad

La permeabilidad basada en un mosaico paisajstico puede alcanzarse bajo determinadas condiciones en paisajes heterogneos

Relacin entre heterogeneidad y fragmentacin Relacin entre heterogeneidad del paisaje y

rgimen de perturbaciones como el fuego

Propiedades de los paisajes heterogneos

Los ciclos de nutrientes y materiales pueden verse ralentizados en paisajes agrarios heterogneos

Una distribucin apropiada de teselas formando mosaicos de diferentes tipos de usos del suelo, favorece la acumulacin de biomasa formacin de suelos retencin de nutrientes control de la escorrenta asegura la conectividad entre poblaciones distantes

3 niveles (McGarigal et al., 2002: Fragstats): Tesela (mancha). Carcter espacial de teselas

individuales Clase. Cantidad y distribucin espacial de un tipo de

tesela. Puede ser interpretado como ndices de fragmentacin

Paisaje. Representa el patrn espacial del mosaico paisajstico. Interpretacin como ndices de heterogeneidad porque miden la estructura total del paisaje. Ejemplo: estudios de comunidades de animales salvajes

Cuantificacin de la heterogeneidad


ndices del paisaje: algoritmos que cuantifican caractersticas espaciales concretas de teselas, clases de teselas o de todo el paisaje

Multitud de ndices disponibles en la literatura Dos categoras de ndices:

Cuantifican la composicin del mapa (no referencia a atributos espaciales)

Cuantifican la configuracin espacial del mapa (requieren informacin espacial para su clculo)

Tipo de ndice ndice

Composicin

ndice para medir la heterogeneidad Densidad media de una unidad

ndice para medir la diversidadAbundancia, riqueza, diversidad, equitatividad, dominancia, fragmentacin

Configuracin espacial

ndices para medir la interaccin entre vecinos

Aislamiento, contraste, interaccin, accesibilidad, dispersin, contagio, conectividad

ndices para medir el tamao y la forma

Tamao, forma, dimensin fractal


Turner et al. (2001)


Molles (2005)

9Ejemplo de Bowen y Burges (1981)Cuantificacin de la heterogeneidad

DinDinmica. Procesos y mica. Procesos y transferencias en el transferencias en el

paisajepaisaje

Procesos y transferencias/flujos en el paisaje

Perturbacin Fragmentacin Conectividad. Permeabilidad Procesos vectoriales (flujos de agua,

nutrientes, materiales) Aplicacin de la conectividad a las redes

de conservacin

Perturbacin Fragmentacin Conectividad. Dispersin y migraciones de

especies Flujos de agua, nutrientes y materiales

Procesos y flujos en el paisaje

Perturbacin Evento discreto que modifica la estructura de paisajes,

ecosistemas, comunidades y poblaciones Relacin con estructura y patrn espacial de teselas. Define el

destino de las teselas (tamao, duracin) Heterogeneidad espacial y temporal

Farina (1998)

Perturbacin La nieve controla la distribucin de

muchas especies vegetales, reduce la estacin de crecimiento

Su distribucin est condicionada por topografa y viento

Microtus nivalis

J.M. Nicolau

Perturbacin De origen antrpico:

Parecidas a las perturbaciones naturales Alta frecuencia: estrs para la vegetacin,

disminucin de cobertura vegetal, aumento de erosin

Perturbacin Pequeos claros en los bosques

Eventos locales Regeneracin: esencial para la estructura

de los bosques y mantener la diversidad de especies

Perturbacin

Animales: Pastoreo Pisoteo Deposiciones Hormigueros Topillos

Proceso continuo Considerar matriz y teselas Atributos espaciales que cambian

Aumento de densidad de teselas, distancia entre teselas, longitud de borde, corredores

Disminucin de tamao tesela, conectividad, relacin interior/borde, mximo tamao del centro de las teselas, rea total de interior

Fragmentacin 9 Efectos en las especiesAumento de aislamiento, n especies

generalistas, especies multihbitat, especies de borde, especies exticas, tasa de extincin

Disminucin de dispersin de especies de interior (especialistas), especies con amplia rea vital, riqueza de especies de interior

9 Efectos en los patrones y procesos

Aumento de dinmica de metapoblaciones y de endogamia

Disminucin de heterogeneidad de hbitat, tamao de teselas de perturbacin

Farina (1998)

Conectividad Capacidad del territorio para permitir el

flujo de una especie entre teselas con recursos (Taylor et al., 1993)

Conexiones entre hbitats, especies, comunidades y procesos ecolgicos a varias escalas espaciales y temporales

Permite flujos de agua, energa, nutrientes, perturbaciones, organismos y sus genes

Conectividad Propiedad del territorio para una

especie o conjunto de especies similares desde el punto de vista de sus requerimientos ecolgicos y capacidad dispersiva

Modelos matemticos que simulan flujos o desplazamientos en el paisaje (movimientos individuales, dinmica de metapoblaciones, etc.)

Conectividad En un SIG: mapas de distancias de coste

(esfuerzo o la dificultad que supone para una especie alcanzar cada punto del territorio desde los puntos de origen)

Rutas de mnimo coste entre dos puntos Caso singular de conectividad: territorios

complementarios

Escala, Conectividad,

Descriptores

Heterogeneidad

Dos tipos de patrones espaciales: disperso y agregado

Conectividad espacial y funcional, base para la gestin/conservacin

Dispersin de fauna.

La funcin de los elementos lineales depende del contexto geofsico y ecolgico. El territorio/paisaje no es homogneo. Entender y documentar los ecosistemas de cada zona.

Pasillos o barreras.

Mapa de distancias de costeMapa de resistenciasSastre et al. (2002)

Conectividad

Importancia de los elementos lineales

De Lucio et al. (2003)

Revegetacin de vas pecuarias

Restauracin de vegetacin de ribera

Restauracin de pequeos elementos del paisaje

Conectividad Territorios en profundo cambio:

Identificacin de umbrales crticos de aislamiento y fragmentacin para las especies

Soluciones para garantizar la conectividad Buscar la disposicin ptima de los

fragmentos residuales procurando su conexin

Interaccin entre ecologa del paisaje y biologa de la conservacin

Permeabilidad Propiedad ms general del paisaje referida

al mantenimiento de la conectividad para la totalidad de organismos que lo habitan

Depende de aspectos fsicos o estructurales del paisaje, de las caractersticas del flujo ecolgico y del propio tamao, comportamiento y movilidad de los animales (Taylor et al., 1993)

Transicin entre fragmentos. Fronteras y Ecotonos

Variables estructurales de un ecotono

Manejo adaptado

Cambios en valor natural y produccin

5 vectores: Viento Agua Animales voladores y terrestres Humanos

3 fuerzas conducen los vectores: Difusin Flujo masivo Locomocin

Molles (2005)

Flujos de agua, nutrientes y materiales


Viento y transporte pasivo de nieve, ruido, gases, partculas, etc.


Viento y locomocin Animales voladores

que buscan alimento, refugio de depredadores o pareja

Flujos de agua, nutrientes y materiales Flujos de suelo Menos visibles pero

muy importantes Flujos en superficie

(viento y agua) y debajo de ella (locomocin y agua) Fertilizantes (P y N),

pesticidas, compuestos nitrogenados del ganado, limo, arcilla, bacterias, esporas, calcio, etc.


Ejemplo: movimiento de N, P y C entre cultivos y bosque de ribera (Peterjohn & Correl, 1984)Mayor retencin de N en el bosque de

ribera (89%); slo 8% en campos cultivadosMayor retencin de P en el bosque de

ribera (80%)Agua subterrnea: predominante para el

flujo total de N entre cultivos y riberaAgua superficial: transferencia de P desde

cultivos a ribera


I

o

n

i

c

c

o

n

c

e

n

t

r

a

t

i

o

n

(

m

e

q

/

l

)


Noperturbada

Perturbada

Aplicaciones a las redes de conservacin

Los conocimientos tericos sobre conectividad y corredores pueden ayudar a la planificacin del territorio

Importancia para la definicin de redes de conservacin

Ejemplo: EECONET (Holanda y Blgica) Otro ejemplo: EEUU carcter

multifuncional de los espacios protegidos


Criterios: Requerimientos de hbitat de especies clave Configuraciones paisajsticas apropiadas Importancia de las propiedades de los

elementos lineales del paisaje


Ambiente mediterrneo:Condiciones ambientales + actuacin humana = Paisaje seminatural diverso y muy atractivo

Papel muy importante en las redes de conservacin de estos paisajes (reas de conexin y/o amortiguacin alrededor de las zonas mejor conservadas)

Criterios de evaluacin

Bibliografa Burel, F. y Baudry. 2002. Ecologa del paisaje. Conceptos, mtodos y

aplicaciones. Mundiprensa, Madrid. Farina, A. 1998. Principles and methods in landscapes ecology. Chapman

& Hall, Londres. Forman, R.T.T. 1995. Land mosaics. The ecology of landscapes and

regions. Cambridge University Press. Gergel, S.E. y Turner, M.G. (eds.). 2002. Learning landscape ecology.

Springer. Nueva York. Harms, W.B. y Opdam, P. 1990. Woods as habitat patches for birds:

application in landscape planning in the Netherlands. En Zonneveld, I.S. y Forman, R.T.T. (eds.), Changing landscapes: an ecological perspective. Springer-Verlag, New York, pp.73-97

Molles, M.C., Jr. 2006. Ecologa: conceptos y aplicaciones. McGraw-Hill. Sastre, P., de Lucio, J.V. y Martnez, C. 2002. Modelos de conectividad del

paisaje a distintas escalas. Ejemplos de aplicacin en la Comunidad de Madrid. Ecosistemas 2002/2 (URL: http://www.revistaecosistemas.net/)

Smith, T.M. y Smith, R.L. 2007. Ecologa. Pearson Educacin, Madrid

Documents

Eco SI 1 Paisaje