dia4sucesionrestauracion

Taller de playas y dunas costeras:
Patrones y procesos para su conservación y manejo
________________________________________________________
Ecología de costas.
Día 4. Sucesión y restauración
27 febrero 2014
Dra. Marisa Martínez
MmartinezV@iingen.unam.mx
marisa.martinez@inecol.mx
Contenido
-Cambios en los ecosistemas
-Sucesión primaria y secundaria
-Sucesión en dunas
-¿Y cuando alteramos la sucesión?
-La sucesión y la restauración de dunas
Créditos adicionales
Juan B. Gallego-Fernández
Debora Lithgow
¿Cómo ocurre?
La sucesión es
la regeneración
natural de los
ecosistemas
Taller de playas y dunas costeras 2428 febrero, II-UNAM
Todo pasa… y no se queda
Cambios temporales en el ecosistema
Los ecosistemas no permanecen inmutables en el tiempo, sino que
cambian constantemente como resultado de cambios en el medio
físico (luz, temperatura, humedad etc) y en las poblaciones.
Se pueden distinguir varios tipos de cambio:
Ritmos
Estacionales
Fluctuaciones
Sucesión y regresión
Individuos
Comunidad
Poblaciones
Ecosistema
Sucesión y regresión
Varía el número y composición de especies
Se asocian a cambios en el medio poco frecuentes y con alto poder
destructivo que arrasan los ecosistemas (regresión) tras los cuales el
ecosistema se reconstruye (sucesión)
Regresión/perturbación natural
Pérdida de especies, de biomasa o de estructura que se produce en un
ecosistema, debido a una fuerte perturbación
incendio, huracán, inundación,…
Regresión/perturbación humana
Pérdida de especies, de biomasa o de estructura que se produce en un
ecosistema, bien por una fuerte perturbación o por un fuerte subsidio
EL ECOSISTEMA EN EL TIEMPO
SUCESIÓN: Proceso de autoorganización de los ecosistemas a lo largo del tiempo
Auto-regeneración (restauración)
TIEMPO EN AÑOS
La sucesión es el cambio gradual y direccional que tienen los ecosistemas
que hace que paulatinamente vayan ganando en diversidad, estructura,
biomasa e información
Los ecosistemas se hacen cada vez más complejos, con un mayor número
de especies entre las que se establece un más variado abanico de relaciones
Tipos de sucesión ecológica
• Sucesión primaria: Colonización y desarrollo
de especies en un lugar donde no había
ningún ser vivo previo.
• Sucesión secundaria: Colonización y desarrollo
de especies en un lugar donde si permanecen
seres vivos previos.
Ejemplos de sucesión
Primaria
Secundaria
Sucesión primaria
• Se desarrolla un ecosistema
en un área donde no había
otros seres vivos
previamente.
• Un ejemplo sería un derrame
volcánico o una nueva isla.
También aparecen nuevas oportunidades para la
construcción de ecosistemas
La naturaleza se autoorganiza en el espacio
y en el tiempo
El ciclo de la sucesión
6/5/03
M-DCC / PCB 2340C
15
La sucesión…
• Es inherente a la dinámica natural de las
comunidades…
• Mantiene la diversidad del sistema.
• No se detiene
• Importancia de la frecuencia e intensidad de
los disturbios
¿Por qué ocurre la sucesión
ecológica?
• Porque los organismos siempre tienen un impacto en
su entorno, que modifica las posibilidades de
sobrevivencia y establecimiento de otros
organismos.
• Porque el entorno cambia continuamente
• Porque los organismos tienen diferentes tolerancias
a las fluctuaciones en el entorno.
• La sucesión siempre está ocurriendo
¿Cómo se estudia la sucesión?
1. Observaciones repetidas después de un
disturbio (secundaria) o cuando se forma
sustrato nuevo (primaria)
2. Sustitución del espacio por el tiempo
(cronosecuencia)
Sucesión en dunas costeras
Las dunas costeras son
un lugar excelente para
estudiar la sucesión
primaria porque:
1. Los cambios ocurren
rápidamente
2. Se pueden observar
diferentes etapas
sucesionales en un
espacio relativamente
reducido
Secuencia de sucesión primaria
En el Golfo de México
Además de las respuestas
fisiológicas, las interacciones
biológicas son importantes
¿Qué
es facilitación? Interacción entre
dos o más especies en la que los
cambios en el ambiente promovidos por
la primera colonizadora favorecen la
colonización de especies menos
tolerantes.
¿Dónde
se ha demostrado? En muchos
ecosistemas, pero sobre todo en
ambientes con condiciones muy
limitantes como desiertos y dunas
costeras.
Evidencia:
Patrones
de agregación espacial
Mejoramiento
ambiental
Mayor
sobrevivencia
Pocos
datos para el trópico.
Percent emergence dune species
Franks 2003, Facilitation. Plant Ecolog
COLONIZATION
Colonization and nucleation:
Morrison and Yarranton 1974 J. Ecol
restoration ecology and coastal dune restoration
marisa.martinez@inecol.mx
October 18-20 2013
Newark, NJIT,
Patrones espaciales: distancias (cm)
Nortes
Trachypogon
Schizachyrium
Secas
Trachypogon
Schizachyrium
Lluvias
Trachypogon
Schizachyrium
N
Obs.
Exp.
P
65
58
52 + 3
50 + 4
88 + 11
88 + 11
< 0.01
< 0.001
31
54
64 + 8
58 + 4
110 + 11
110 + 11
< 0.001
< 0.001
51
36
52 + 4
39 + 5
100 + 10
100 + 10
< 0.001
< 0.001
Patrones espaciales: frecuencias
Individuos bajo la sombra en las secas
Observados Esperados
P
Trachypogon
13
3
< 0.01
Schizachyrium
22
6
< 0.01
1136
120
< 0.001
Plántulas de pastos
El ambiente se hace menos extremoso
Radiación y temperatura en el aire y en la superficie de la arena
(Martínez 2003)
La velocidad del viento es menos intensa bajo la
sombra de los arbustos. Sobre todo en los nortes.
Velocidad del viento
escala del anemómetro
18
16
protegido
14
protegido
expuesto
12
expuesto
10
8
6
4
2
0
nortes
secas
lluvias
Se acumula menos arena bajo la sombra de los arbustos...
Arena acumulada
25
protegido
20
cm
expuesto
15
10
5
0
N
D
J
nortes
F
M
A
M
J
J
A
secas lluvias
S
O
Sobrevivencia de plántulas en condiciones naturales
Mejor supervivencia bajo la
sombra; reproducción SOLO
bajo la sombra...
1.0
exposed
protected
Schizachyrium scoparium
0.8
lx
0.6
0.4
b)
2 = 0.73; n.s.
0.2
1.0
exposed
protected
Trachypogon plumosus
0.0
50
100
150
200
250
300
0.8
350
400
0.6
lx
0
0.4
2 = 12.37; P < 0.01
0.2
0.0
0
50
1997
100
150
200
250
1998
Days after transplant
300
350
400
100
Vegetation cover (%)
80
60
40
20
0
91
92
93
94
95
96
97
98
99
00
09
10 11
Monitoring date (years)
La cubierta vegetal aumenta gradualmente
a lo largo del tiempo.
colonizers
grasses
thickets
Los pastos se están haciendo más
abundantes.
1.0
Relative cover (%)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
91
92
93
94
95
96
97
98
99
00
Monitoring date (year)
09
10 11
Cambios en la cobertura, frecuencia e importancia de las
especies más abundantes.
1.0
Relative cover
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Chamaecrista
Schizachyrium
Pectis
Commelina
Triplasis
Dinámica de la comunidad
Olff et al. 1993 J. Ecol
Hondonada
Pendiente
Dunas
“Patrones” en el recambio de especies
La riqueza de especies puede afectarse de
manera negativa conforme aumenta la cubierta
vegetal.
26
R2 = 0.85; F = 16.91; P = 0.005
f=y0+a*x+b*x^2+c*x^3
24
Species richness
22
20
18
16
14
12
15
20
25
30
35
40
Relative cover Schizachyrium (%)
45
50
Patrones de las comunidades
en el tiempo
Riqueza de especies
Alvarez-Molina et al. 2012
Plant Ecology
Tasas de remplazo
A lo largo del tiempo
Isermann 2011 JCR
Comunidades animales
Roedores
Ferreira and van Aarde 2011
Afr J Ecol
50
Species richness
40
Aves: la riqueza de especies no
aumenta infinitamente, igual que en
las plantas.
After Kritzinger and van Aarde 1998.
South Afr J Science
30
20
10
0
0-2
3-5
6-8
9-12
Age of stand in years
13-15
¿Cuándo termina la sucesión?
• Todos los ecosistemas están en renovación contínua.
Mosaico de etapas sucesionales.
• La sucesión nunca termina.
• Los disturbios son parte de la dinámica natural de los
ecosistemas (fuegos, dunas).
• Ningún ecosistema permanece sin cambios a lo largo
del tiempo. Cuestión de escalas.
Amenazas a la sucesión
• Intervención humanamodifica el ciclo natural
(Yellowstone).
• Promoción de especiesreemplazo y sustitución de
la secuencia sucesional.
• Pérdida de algunas etapas sucesionales.
• Sucesión arrestada: dominancia de
una especie que inhibe a las demás; efecto
de los herbicidas.
• La jardinería y agricultura detienen la
sucesión.
Conclusiones
• Sucesión: renovación natural de los
ecosistemas.
• Primaria y secundaria.
• Dunas costeras: ejemplo de libro de texto.
• Cuando se altera la sucesión… ¿qué pasa?
• Todas las etapas son importantes.
• IMPORTANTE: para un buen manejo y una
buena restauración el sistema debe
funcionar y eso incluye a la sucesión.
Necesidad de acciones de restauración
ecológica: impacto humano
Fragmentación
Formas de dunas
Abiótico
Transporte de sedimentos
Ciclo del agua
Composición y
abundancia
Biótico
Dinámica de la
comunidad
Dinámica del
ecosistema
Fragmentación
Impactos comunes en los Sistemas Dunares Costeros
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Extracción de arenas: directa o de bajos arenosos
Obras civiles de protección y defensa
Construcción infraestructuras
Urbanización
Actividades recreativas
Extracción de agua del acuífero dunar
Uso agrícola
Uso ganadero
Plantaciones forestales / fijación
Especies exóticas
Adecuación ambiental / restauración
Efectos
•Destrucción total / parcial del sistema dunar
•Alteración procesos
•Alteración biodiversidad
•Disminución de bienes y servicios
Actividades recreativas
Actividades recreativas
Actividades recreativas
Tránsito de 4x4
Limpieza de playas
1965
1999
Israel: Incremento de cobertura de la
vegetación tras el cese del pastoreo
(Kutiel)
Ganadería
Alta presión de pastoreo:
Incremento nutrientes
Eliminación selectiva de especies
Alteración por pisoteo
Pinhal de Leiria (Portugal) finales del XIX (Gallego-Fernández )
Pinhal de Leiria (Portugal) finales del XIX (Gallego-Fernández)
• Fijación de campos dunares mediante plantaciones forestales
“Bosques litorales”
125 años mas tarde
Que no se muevan: dunas en Oregon (USA) (Andrea Pickart 2013)
1999
Plantaciones forestales
sobre sistemas dunares activos
Disminuye
Influencia marina (viento, spray, inundación)
Insolación
Estrés hídrico
Temperaturas extremas
Baja el nivel freático
Aumenta
Nutrientes
Materia orgánica
Cesa por completo la movilidad de las arenas
•Desaparecen las especies adaptadas a ambientes dunares
•Aumenta otra riqueza y diversidad de especies
Objetivos de la introducción:
Estabilización dunar y control de erosión
California
Pasto marram, de Europa
España
Carpobrotus, de Sud África
Mexico
Casuarina, de Australia
Marruecos
Acacia, de Australia
Cambio de la composición de comunidades. Pérdida de biodiversidad
Alteración de procesos del ecosistema
Cada vez mayor necesidad de
restauración
RESTAURAR
Definición
• Society for Ecological Restoration (SER)
define a la restauración ecológica como el
proceso de asistir la recuperación de un
ecosistema que ha sido degradado, dañado o
destruido. Es una actividad intencional que
inicia o acelera la recuperación del
ecosistema respecto a su salud (procesos)
integridad (composición de especies y
estructura de la comunidad) y sustentabilidad
(resistencia a los disturbios y resiliencia).
Aclarando las cosas
• Restauración ecológica:
“el proceso de asistir la
recuperación de un
ecosistema que ha sido
degradado, dañado, o
destruido” (SER 2004).
• Sucesión: “la
recuperación natural de
los ecosistemas después
del impacto de los
disturbios” (Connell and
Slatyer, 1977; del Moral
et al., 2007).
Ambos comparten patrones y procesos
Semejanzas y similitudes
Sucesión-restauración
• Disturbio –
recuperación natural
• Colonización
• Mejora el ambiente
• Ensamble de especies:
interacciones
• Ciclos
• Disturbio –
ntervención humana
• Colonización: Natural
(restauración pasiva) o
activa (plantaciones).
• Mejora el ambiente:
selección de especies
• Reserva de especies
• Cicles: ¿intervención?
Sucesión ecológica
Desarrollo del ecosistema
RESILIENCIA
SALUD
Ciclos del ecosistema
Ensamble de especies
Interacciones bióticas
INTEGRIDAD
Establecimiento
Dispersión
Colonización
Acciones de restauración
BRADSHAW, A.D.
Restoration: an acid test
for ecology. 1987.
Jordan et al 1990.
Restoration ecology
Sitio a restaurar
Oro y finanzas
Ambiente menos
estresante
¿Cómo restaurar una duna?
¿Qué significa?
Dos extremos
Aumentar la cubierta vegetal
Disminuir la cubierta vegetal
Objetivos de la restauración de
dunas
• Recuperar dunas y dinámica sedimentaria
• Recuperar la vegetación: revegetación o
remoción de especies
• Fijar la arena (cuando es un problema)
Diferentes acciones
Habitat Type
70
60
% articles
50
40
30
20
10
0
d
le
i
e
b
z
o
ili
b
m
a
i
m
St
Se
M
ile
b
o
s
S
k
c
a
l
Diferentes perturbaciones
Disturbance driver
40
% articles
30
20
10
0
n
o
i
s
P
va
n
i
t
lan
n
n
g
er tion
o
o
n
t
i
i
i
t
t
a
n
Mi enta iliza ng w iliza
m
ab
ab inki
t
t
g
s
S
a
Dr
Fr
De
Diferentes enfoques
Restoration technique
50
% articles
40
Not against natural succession
30
20
10
0
on cies ping tion tion ther
i
t
a
e
a
ta
ra
O
z
p
i
c
e
o
l
t
i
s
s
g
s
nd stab
ve sive
re
a
e
e
L
e
R
a
D
siv
a
Inv
P
Lo que se ha hecho
Nutrients
100%
80%
Resilience
60%
Interactions
40%
20%
0%
Natural
regeneration
Composition
Structure
¿Dónde restaurar?
¿Tendremos éxito?
• BEFORE –BEach and FOredune REstoration
Index.
• Estatus –Mexico (en el horno!!)
BEFORE
• Preguntas importantes:
– ¿Qué sitios necesitan
restaurarse?
– ¿Cuáles sitios pueden
restaurarse?
– ¿Factores que modifican?
– ¿Para qué restaurar?
(Lithgow 2010)