Tema 1 Ecología-fusionado (2)-1-68-1-16 PDF

Tema 1: Introducción a la ecología. 1. Definición e historia. Ernst Heackel definió la ecología como el cuerpo de conocimiento que investiga todas las relaciones de los organismos con su mundo exterior (medio orgánico e inorgánico). Por otro lado Eugene Odum, la define como el estudio de la est...

Tema 1: Introducción a la ecología. 1. Definición e historia. Ernst Heackel definió la ecología como el cuerpo de conocimiento que investiga todas las relaciones de los organismos con su mundo exterior (medio orgánico e inorgánico). Por otro lado Eugene Odum, la define como el estudio de la estructura y función de la naturaleza, y Charles Krebs como el estudio científico de las interacciones que regulan la distribución y abundancia de los organismos, y de cómo los organismos actúan como medio en el transporte y transformación de energía y materia en la biosfera. La ecología es una disciplina científica ya que utiliza el método científico, es decir, estudia los procesos ecológicos de forma sistemática, conocida y repetible, Además, los resultados obtenidos pueden ser repetidos y contrastados. El ambiente, es el conjunto de factores externos al organismo que constituyen su entorno y por los que se ve influenciado. Incluye las características físicas y químicas del medio (ambiente abiótico) y el resto de organismos con los que convive (ambiente biótico). La sociedad ecológica de América, define la ecología como la disciplina científica que examina las relaciones de los organismos con su ambiente pasado, presente y futuro. Estas relaciones incluyen: Interacciones intra e interespecíficas: Ambiente biótico: depredación, parasitismo, mutualismo, competencia intra e interespecífica entre plantas, animales, hongos y microorganismos. Ambiente abiótico: factores físicos o químicos como la temperatura, humedad, salinidad, nutrientes, espacio, luz… Adaptaciones y respuestas fisiológicas de los individuos a los cambios ambientales: La respuesta de un organismo frente al ambiente está restringida a un rango de tolerancias ambientales, es decir, hay límites sobre las condiciones ambientales en las cuales un organismo puede sobrevivir, desarrollarse y reproducirse. La tasa de un proceso fisiológico disminuye cuando un organismo está expuesto a un ambiente estresante. Con el tiempo, el organismo puede responder al estrés mediante la aclimatación (acostumbrarse al clima), compensando el estrés. A lo largo de varias generaciones, una población puede adaptarse al estrés y el proceso fisiológico puede volver a su tasa inicial antes de que se produjese el estrés. Distribución, abundancia y dinámica de las poblaciones: la ecología busca entender las relaciones causa-efecto que explican los patrones de distribución y abundancia: Distribución (¿dónde?): Área geográfica. Abundancia (¿cuántos?): Número de individuos. Dinámica (¿cómo cambian con el tiempo la distribución y abundancia?). Pregunta difícil de responder: ¿por qué están ahí y no en otro lugar y por qué alcanzan una determinada abundancia?  Composición y organización de las comunidades biológicas: El grupo de especies que ocupa un área determinada, interactuando tanto directa como indirectamente se denomina comunidad. La diversidad de especies y su número de abundancia relativa define la estructura biológica de una comunidad. Afinidad taxonómica: relaciones de parentesco entre las distintas especies. Gremios: grupos de poblaciones que utilizan ciertos recursos de forma similar. Grupo funcional: término más general que gremio que se utiliza para definir a un grupo de especies basándose en la respuesta común hacia el ambiente, las características del ciclo vital o el papel que desempeñan en la comunidad. Comunidad: se puede organizar en estructuras tróficas, es decir, según el número de niveles tróficos (clasificación funcional de los organismos de un ecosistema según las relaciones alimentarias, empezando por los autótrofos y pasando por los distintos niveles de herbívoros y carnívoros) o de transferencia de energía. Transformación de los flujos de materia y energía en los ecosistemas: Los vegetales mueren, se descomponen, se produce mineralización y estas sales minerales resultantes vuelven a ser captadas por otra planta. Ciclo de nutrición. Transformación de energía solar a energía química por las plantas. Ciclo del agua (líquida → vapor de agua → sólida). EJEMPLO: Cambio estacional del color del pelaje en la liebre. Observaciones: El color del pelaje de la liebre cambia en primavera y otoño. El cambio de color es asincrónico entre los individuos. El seguimiento de individuos marcados indica que la depredación es la principal causa de mortalidad. Las liebres tienen mayor fase de mortalidad en primavera y otoño que en invierno y verano, ya que en esas dos estaciones son más visibles. En resumen, la ecología es la disciplina científica que estudia las interacciones de los organismos con su ambiente, cuyos principales objetivos son: Conocer la red de interacciones que se dan entre los organismos y su ambiente. Comprender cómo las interacciones determinan sus patrones de distribución y abundancia. Establecer los principios que rigen el funcionamiento de los sistemas ecológicos y predecir sus respuestas ante los cambios ambientales. Existen tres aproximaciones para alcanzar estos objetivos: Descriptiva (¿qué?): Es la base de toda la ciencia ecológica. Describe los patrones de distribución y abundancia de especies y las interacciones entre los componentes de los ecosistemas. Ej. Descripción de las formaciones vegetales en diferentes zonas climáticas (biomas), composición y diversidad de especies de una comunidad, dinámica de poblaciones depredador-presa… Funcional (¿cómo?): Trata de explicar las causas próximas (actuales) de los patrones observados, es decir, las respuestas de individuos, poblaciones y comunidades a los factores ambientales. Ej. La distribución actual de una especie puede explicarse por sus rangos de tolerancia a factores abióticos, la disponibilidad de recursos y/o la presencia de otras especies (depredadores, parásitos, mutualistas..). Evolutiva (¿por qué?): Trata de explicar las causas últimas (evolutivas) de los patrones observados. Las razones últimas de los rasgos fenotípicos y la distribución actual de una especie están en las experiencia ecológica de sus ancestros (evolución). Tenemos dos tipos de ecología: Ecología funcional: Causas próximas. Efectos directos de los estímulos externos (causas directas e inmediatas). Ejemplo: Temperatura y fotoperiodo Ecología evolutiva: Causas últimas. Factores evolutivos que llevaron a la selección de ciertos rasgos fenotípicos. Ejemplo: Presión selectiva ejercida por los depredadores. La clave en los sistemas ecológicos es la interacción. Siguiendo el ejemplo anterior, tenemos que las liebres son parte de una red de interacciones ecológicas que incluyen a otras especies, a factores ambientales abióticos y a los humanos. El clima (lo que ocurre en un periodo de tiempo) y el tiempo (lo que ocurre en el presente) son factores abióticos, mientras que los depredadores, parásitos, vegetación y la tala son factores bióticos. Además, la ecología tiene dos enfoques: la ecología básica y la ecología aplicada. Ecológica básica (conceptos fundamentales y teoría ecológica): Describe y explica los patrones de abundancia y distribución de organismos y el funcionamiento de los ecosistemas. Busca el avance de la ecología como disciplina científica. Ejemplos: ¿Cuál es el nicho ecológico de la especie X? ¿Qué procesos determinan la dinámica de la población X? ¿Cómo cambia la estructura de una comunidad tras una perturbación? ¿Qué factores determinan la productividad de un ecosistema? Ecológica aplicada (aplicación de los conceptos, teoría y métodos ecológicos a la resolución de problemas concretos). Ejemplos: Reintroducción de especies amenazadas, diseño de reservas naturales, manejo y conservación de especies y hábitats. Restauración de ecosistemas contaminados/quemados/ degradados. Control de plagas o especies invasoras y mejora de la producción agrícola. Aprovechamiento sostenible de recursos naturales: Planes de ordenación cinegética, piscícola, forestal, etc. La ecología tiene vínculos estrechos con otras disciplinas, ya que en las interacciones ecológicas, están implicados muchos tipos de procesos físicos, químicos y biológicos, conocimientos aportados por otras ciencias. Por tanto, la ecología es una ciencia interdisciplinar ya que se nutre del conocimiento aportado por otras ciencias (biológicas y no biológicas). Además, es una ciencia holística porque aporta una visión global del funcionamiento de los sistemas ecológicos integrando todos sus elementos. Podríamos darle las siguientes definiciones a la ecología: Rama de la biología que estudia la estructura y función de los sistemas ecológicos de una forma jerárquica, que abarca desde el organismo hasta la biosfera en su conjunto. Disciplina científica que estudia las interacciones entre los organismos y su ambiente, y como estas regulan sus patrones de distribución y abundancia. Disciplina científica que tiene entre otros objetivos estudiar los principios que rigen el funcionamiento de los ecosistemas y predecir su respuesta a los cambios. Hay muchas definiciones para la ecología, pero también hay otras muy difundidas que son erróneas, así que, ¿qué no es ecología?: No son ciencias ambientales: Las CCAA son una disciplina que analiza los impactos causados por el hombre en el ambiente (físico, químico y biológico) y cómo resolverlos. Además, es multidisciplinar ya que integra ciencias naturales (geología, ecología, climatología..) y sociales (políticas, economía..) No es ecologismo: El ecologismo es un movimiento sociopolítico que busca minimizar los impactos de las actividades humanas en el ambiente. Es importante distinguir entre disciplina científica y activismo: Ecólogo: Analiza un problema ecológico y obtiene un resultado científico. Ayuda a entender las implicaciones ecológicas de distintas formas de actuar. No emite juicios éticos ni recomendaciones políticas. Ecologista: Reclama a los políticos líneas de gestión respetuosas con el medio ambiente. Gestor/político: Decide la línea de actuación en función de consideraciones científicas, económicas, sociales y políticas.  2. Niveles de organización jerárquica de los sistemas ecológicos. En una organización jerárquica cada nivel se caracteriza por poseer propiedades específicas y características que emergen en ese nivel y no existen en el anterior: las propiedades emergentes. Estas surgen como consecuencia de la organización e interacción entre los componentes de ese nivel. No podemos explicar todas las propiedades de un nivel de organización a partir de lo que sabemos de sus componentes, estudiados a un nivel inferior. El todo es algo más que la suma de sus partes. EJEMPLO: O (gas) + 2H (gas) = Agua (líquida) → propiedad emergente. Conceptos básicos sobre los niveles de organización jerárquica: Individuo: Unidad básica en ecología. Detecta y responde al ambiente. Los nacimientos/muertes y la dispersión impulsan la dinámica de las poblaciones. Interacciona con individuos de la misma especie y de otras en las poblaciones y comunidades. Participa en el flujo de energía y el ciclo de nutrientes en los ecosistemas, ya que adquiere nutrientes y energía, excreta productos de desecho y modifica las condiciones y los recursos disponibles para otros individuos. Población: Grupo de individuos de la misma especie que conviven e interaccionan en un área determinada. Tiene una gran capacidad potencial de reproducirse (transmite la información genética a generaciones sucesivas) y un límite espacial definido. Además, es una unidad de actuación de la evolución. La diferencia con los individuos es que son potencialmente inmortales (individuos muertos reemplazados por nuevos nacimientos). Tienen una serie de propiedades emergentes: Distribución geográfica: Extensión de terreno que ocupa. Tamaño: Número de individuos. Densidad: Número de individuos por unidad de superficie. Estructura: Estructura genética, de edades y sexos. Dinámica: Variación temporal en distribución, tamaño y estructura (crecimiento, evolución…)  Metapoblación: Grupo de poblaciones discretas (separadas entre sí) que son de la misma especie y que están en la misma región geográfica, que interaccionan mediante la dispersión de individuos. La dinámica va a depender de los individuos que lleguen de otras poblaciones, no solo de los que nazcan. Heterogeneidad ambiental: es un mosaico de parches de hábitat (paisaje) donde sólo algunos parches tienen condiciones ambientales y recursos apropiados para la especie X. Las poblaciones están divididas en subpoblaciones que ocupan los parches de hábitat adecuados para la especie. A veces las poblaciones no están totalmente aisladas si no conectadas mediante la dispersión de organismos. Las poblaciones tienen una dinámica diferente a la que tendrían si no estuviesen divididas y las discontinuidades (naturales o antrópicas) afectan a su funcionamiento. Comunidad: Conjunto de poblaciones de distintas especies que conviven en un territorio, y que interactúan (directa o indirectamente) entre sí formando una unidad ecológica. Tienen una serie de propiedades emergentes: Interacciones interespecíficas: depredación, parasitismo, mutualismo, competencia. Riqueza, abundancia relativa y diversidad de especies. Estructura trófica: productores y consumidores (herbívoros, carnívoros, descomponedores). Ecosistema: Sistema ecológico compuesto por una comunidad de individuos que interactúan entre sí y con su medio físico-químico formando una unidad funcional. Tiene como propiedades emergentes los flujos de energía y los ciclos de nutrientes entre componentes físicos y biológicos. EJEMPLOS: Bosque, pradera, desierto, río, lago, arrecife de coral… Paisaje: Área heterogénea compuesta por un mosaico de ecosistemas que interactúan entre sí mediante la dispersión de individuos y el intercambio de materia (agua, nutrientes, contaminantes) y energía. La configuración del paisaje es el resultado de la variación de una serie de factores ambientales históricos, procesos bióticos y perturbaciones como incendios, inundaciones, huracanes, erupciones, actividades humanas. La composición y configuración de los elementos del paisaje influye en el movimiento de individuos, elementos y energía.  Bioma: Conjunto de ecosistemas caracterizados por poseer un clima y unas formaciones vegetales con formas de crecimiento similares. Los biomas están agrupados en bandas latitudinales y cada región climática tiene un tipo de vegetación dominante. Biosfera: Nivel más alto de organización biológica que incluye todos los ecosistemas de la tierra. Los diferentes ecosistemas de la biosfera están conectados por intercambios de energía y materia llevados a cabo por las corrientes oceánicas, los vientos y el movimiento de organismos (migraciones). Excepto la energía que proviene del sol y las pérdidas de calor al espacio, todas las transformaciones en la biosfera son internas. ¿Qué estudia la ecología en cada nivel de organización? 1º Organismo: Influencia del ambiente en los organismos. Factores ecológicos que determinan la distribución de especies. Adaptaciones. Respuesta a los cambios ambientales. Ecofisiología y Ecología del comportamiento. 2º Población: Distribución, tamaño, estructura (proporción de sexos, edades, genética…) Dispersión. Cambios temporales en distribución, abundancia y estructura (dinámica). 3º Comunidad: Diversidad, abundancia relativa de las distintas especies. Interacción entre poblaciones. Estructura trófica. Perturbación y sucesión. Patrones locales, regionales y globales de diversidad. 4º Biosfera: Ecología Global. Corrientes oceánicas y vientos (transportan energía y elementos químicos). Ciclos biogeoquímicos. Cambio global y climático: causas y respuestas ecológicas.  3. Principios generales de los sistemas ecológicos. A pesar de su complejidad, el funcionamiento de los sistemas ecológicos está gobernado por un pequeño número de principios básicos: Los sistemas ecológicos están sujetos a las leyes de la física: Las propiedades físicas y las reacciones químicas de la materia limitan todos los procesos ecológicos, desde la ecofisiología a los ciclos biogeoquímicos. Según las leyes de conservación de la materia y la energía (1º ley termodinámica): la materia y la energía no pueden ser creadas ni destruidas, sólo cambian de forma. Es posible rastrear y cuantificar el movimiento de materia y energía a través de los distintos niveles de organización de los sistemas ecológicos. Los sistemas ecológicos son dinámicos: Todos los niveles de organización intercambian materia y energía con su ambiente. Cuando las ganancias y pérdidas se igualan se dice que están en estado de equilibrio dinámico. El cómo se mantiene y se regula un organismo es objeto de estudio en ecología: la conducción requiere contacto directo y la radiación procede del sol. Para mantenerse vivos, los organismos deben gastar energía: Deben obtener energía para crecer, mantenerse y reemplazar las pérdidas y para hacerlo gastan energía. Los organismos tienen una energía disponible limitada El Principio de distribución de energía dice que, la energía y los recursos de los que disponen los organismos son limitados; la energía dedicada a una función no está disponible para realizar otras funciones. Los sistemas ecológicos evolucionan con el tiempo: Los rasgos fenotípicos actuales de los organismos son el producto del cambio evolutivo de las poblaciones en respuesta a las presiones del ambiente.  Todos los procesos ecológicos tienen escalas características diferentes: Las condiciones ambientales varían en el espacio y en el tiempo. Escala: dimensión de tiempo o espacio en la que se percibe la variación en las condiciones ambientales o cualquier patrón o proceso ecológico. Los organismos tienen que hacer frente a cambios que ocurren a múltiples escalas espaciales y temporales. En los estudios ecológicos es necesario establecer límites e importante seleccionar la escala de espacio y tiempo más adecuada para el objetivo del estudio. Ningún organismo está aislado: Todos los organismos interactúan con otros organismos y/o con los factores abióticos de su ambiente. Todos los organismos son interdependientes: Para sobrevivir dependen de las interacciones que mantienen con su ambiente. Todos los cambios se propagan: La interconexión hace que cualquier cambio o perturbación se extienda a través de estas interacciones. Las perturbaciones pueden tener efectos impredecibles y afectar a muchos organismos dentro del ecosistema. 4. Métodos de estudio en ecología. La ecología estudia la distribución y abundancia de organismos y la interacción entre componentes bióticos y abióticos del ecosistema. Para ello se aplica el método científico: Observación, definición de un problema y revisión de antecedentes. Formulación de hipótesis y predicciones. Diseño del estudio/experimento. Toma y análisis de datos. Interpretación de resultados. Hay diferentes tipos de estudio en ecología: Observacional: Estudio no manipulativo que se basa en observar y tomar datos del proceso estudiado en el lugar en que se produce, midiendo las variables de interés mediante la realización de muestreos. Experimental: Manipular uno o más factores ambientales de forma independiente para estudiar su efecto en el proceso estudiado (experimento). Se utiliza un grupo control y experimental, réplicas y distintas escalas. Los experimentos en ecología constan de lo siguiente: Diferentes escalas, es decir, en laboratorio, a pequeña escala en un ambiente natural o artificial (mesocosmos) o a gran escala espacial y temporal. Diseño experimental, es decir, uso de grupo control y experimental, realizar una serie de réplicas y asignar los individuos al grupo experimental/control al azar. Para responder a las preguntas que se nos hacen en un estudio ecológico tenemos que medir una serie de variables. Estas variables son características observables que se pueden medir, controlar o manipular, y que pueden tomar diferentes valores. Se pueden clasificar atendiendo al papel que cumplen en la hipótesis propuesta: Independientes: Son las que el investigador considera responsables del fenómeno que se estudia (factores). Dependientes o respuesta: Son las que el investigador mide para cuantificar el fenómeno estudiado, y comprobar si las variables independientes son las responsables o están asociadas con dicho fenómeno EJEMPLO: Causas de malformaciones en anfibios y su relación con la disminución de sus poblaciones. Observaciones: En 1995 un grupo de estudiantes de EEUU haciendo un trabajo de prácticas de biología descubrió una alta incidencia (30-40 %) de malformaciones en ejemplares de Rana leopardo (Rana pipiens) en una charca de Minnesota. Informaron del hallazgo a las autoridades y se inició una investigación. El hallazgo se extendió a otras especies y regiones geográficas (Europa, Asia…) con la frecuencia de aparición en aumento. Poblaciones de anfibios muy amenazadas a nivel mundial. Declive iniciado recientemente, incluso en áreas protegidas (1980) Anfibios considerados “bioindicadores” condiciones ambientales de un ecosistema. Las preguntas para formular la hipótesis son, ¿qué está provocando las deformidades? y ¿pueden explicar la disminución de las poblaciones de anfibios? Hipótesis 1: La causa de las malformaciones de los anfibios podría ser la infección por un parásito trematodo, Ribeiroia ondatrae. Estudio 1: Estudio observacional. ➔ Método: Muestreo de 35 charcas, registro del número de ranas con malformaciones, presencia del hospedador intermedio (caracol) y presencia del parásito en las ranas afectadas. ➔ Variables: La presencia de ranas con malformaciones es dependiente, la presencia del hospedador intermediario es independiente y la presencia del parásito en las ranas afectadas es independiente. ➔ Resultados: El 15-45% de ranas con malformaciones, todas las charcas con individuos afectados tienen presente el hospedador intermedio. Estos resultados apoyan la hipótesis pero no la demuestran.  Estudio 2: Estudio experimental. ➔ Método: Huevos recolectados en charcas sin deformidades registradas y llevados al laboratorio. Renacuajos (n = 35) mantenidos en contenedores de 1L y expuestos al parásito Ribeiroia. Cuatro tratamientos: 0 (grupo control) y 16, 32, 48 parásitos/contenedor ➔ Variables medidas: nº de renacuajos que sobreviven y nº de ranas adultas con malformaciones. ➔ Conclusiones: Cuantos más parásitos menos supervivencia y más malformaciones. ➔ Observaciones: Contaminación por pesticidas en muchas de las charcas con anfibios afectados. Hipótesis 2: La contaminación de las charcas influye en la prevalencia de infección por el parásito y la incidencia de malformaciones en anfibios. Estudio 3: Estudio con 6 charcas (3 con pesticidas, 3 sin pesticidas) donde está presente el parásito. 6 cajas por charca con diferente luz de malla (permite/impide la entrada del parásito). Resultados: En las cajas donde la luz de malla era pequeña habiendo o no pesticidas, no había ranas con malformaciones. En cambio. en las cajas donde la luz de malla era grande, con pesticidas el 29% tenían malformaciones y sin pesticidas el 4% tenían malformaciones. Hipótesis 3: La contaminación con pesticidas debilita el sistema inmune de los anfibios y aumenta su probabilidad de infección por el parásito. Estudio 4: Renacuajos mantenidos en contenedores con y sin pesticidas (diferentes concentraciones – alta/baja) y después de un tiempo, todos expuestos al parásito. Se miden el número medio de eosinófilos en los renacuajos de los distintos tratamientos y el número de quistes del parásito por individuo en los diferentes tratamientos. Todos los eventos en los ecosistemas están interconectados. Raramente un único factor explica la causa de cualquier proceso ecológico. La ciencia no es sólo el conocimiento que genera, sino también el proceso por el que lo hace: preguntas, respuestas, nuevas preguntas… En algunos casos es difícil o imposible realizar experimentos apropiados para estudiar un proceso ecológico, por lo que es necesario recurrir a modelos. Un modelo es una representación abstracta y simplificada de un sistema real que sirve como instrumento para el estudio y análisis de sistemas complejos. Los modelos ecológicos se utilizan para: Describir la estructura y funcionamiento de un determinado sistema. Simular la dinámica de las variaciones espacio-temporales en los ecosistemas. Predecir las respuestas de los organismos a los cambios ambientales. Los modelos pueden ser descriptivos o matemáticos (cuantitativos), y se construyen a partir de los datos obtenidos en muestreos y experimentos. La ecología está repleta de modelos: Modelos de dinámica de interacciones interespecíficas. Modelos de sucesión de especies en comunidades. Modelo de crecimiento de poblaciones. Modelo de equilibrio en biogeografía de islas. Modelo SIR de transmisión de parásitos  5. Importancia ecológica y aplicaciones. Ninguna especie ha tenido tanta influencia sobre el ambiente como la especie humana. La aparición de la agricultura en el neolítico causó que los seres humanos pasaran de ser nómadas a sedentarios, gracias a la fuente de energía de las plantas cultivadas y animales domesticados. A finales del S. XVIII, se produjo la revolución industrial debido a una nueva fuente de energía: el carbón. Esto trajo consigo muchos cambios en las sociedades, pues la agricultura se industrializó y la gente pasó de vivir en el campo a vivir en las ciudades, lo cual provocó también un desarrollo tecnológico y de las infraestructuras. El crecimiento de la población humana aumentó la demanda de recursos y energía, incrementando así la economía global cuatro veces más y el comercio mundial en diez veces más. Las consecuencias ambientales que ha tenido esto han sido: Alta necesidad de recursos: agua, cereales, carne, pescado, madera, fibras, etc. Altas necesidades energéticas: combustibles fósiles, nuclear, hidroeléctrica, etc. Transformación de hábitats naturales: Agricultura y ganadería intensivas, silvicultura, minería, pesca, urbanización, desarrollo industrial… El aumento de la población humana ha provocado una multitud de cambios que han dado lugar a una nueva época geológica: el antropoceno. Los principales problemas ambientales que han dado lugar a esta era son: Pérdida de biodiversidad. La biodiversidad es la variedad de formas de vida que habitan la Tierra, incluyendo genes, especies, ecosistemas y los procesos ecológicos de los que forman parte. Hay tres niveles de biodiversidad: Genética o diversidad intraespecífica: Diversidad de alelos y genotipos dentro de una población y entre poblaciones de la misma especie. De especies: diversidad taxonómica y filogenética. Conjunto de especies, géneros, familias o niveles taxonómicos superiores. De ecosistemas: diversidad de las comunidades de organismos que forman un ecosistema, de las condiciones físicas en las que viven y de los procesos ecológicos en los que intervienen. La biodiversidad tiene una importancia crítica para el bienestar humano a nivel económico (instrumental), ecológico, cultural… Fuente de recursos: Usamos cientos de especies domésticas y silvestres como fuente de alimento, energía, fibras, medicinas, materiales de construcción… Procesos reguladores: Procesos naturales que sostienen la vida tales como purificación de agua, formación de suelo, polinización de cultivos, regulación del clima, regulación de patógenos… Estas funciones dependen de la integridad de las comunidades biológicas y ecosistemas. Existe una relación positiva entre la biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas. A lo largo de la historia han ocurrido cinco extinciones masivas, es decir, se extinguen al menos el 75% de las especies existentes en un periodo de 2 Ma. La última fue la extinción de los dinosaurios en el Mesozoico, y se dice que estamos atravesando una sexta extinción masiva. La tasa de extinción actual es entre 10 y 100 veces más que en el pasado y se cree que aumentará incluso más en el futuro. Un estudio estima que existen aproximadamente 8,7 millones de especies, de las cuales 2,2 millones son marinas. Sólo se han identificado 1,3 millones de especies, lo que significa que aproximadamente el 86% de las especies terrestres y el 91% de las marinas aún no han sido descritas. La clasificación del riesgo de extinción de una especie (UICN) es la siguiente: En peligro crítico: Más de un 50% de probabilidad de extinción en 10 años o tres generaciones (el que sea más largo). En peligro: Más de un 20% de prob. de extinción en 20 años o 5 generaciones. Vulnerable: Probabilidad de extinción en 100 años mayor del 10%. Casi amenazada: La especie se encuentra próxima a entrar en alguna categoría de amenaza ahora o en un futuro próximo. Preocupación menor: No cumple ninguno de los criterios anteriores. El 28% de especies estudiadas con datos adecuados están amenazadas de extinción, siendo el grupo animal más amenazado los anfibios, seguido de los mamíferos. Las principales causas de la pérdida de biodiversidad son las siguientes: Destrucción, degradación y fragmentación de hábitat: Principal causa de extinción de ecosistemas terrestres, ecosistemas dulceacuícolas y del 85-88% de las aves, mamíferos y anfibios. Hay tres procesos relacionados: ➔ Pérdida de hábitat: Conversión de un ecosistema para otro uso (agrícola, ganadero, urbano…). ➔ Fragmentación del hábitat: La pérdida del hábitat implica la reducción del tamaño de parches de hábitat y por tanto aumenta la fragmentación, es decir, la división de un parche de hábitat continuo en varios fragmentos separados entre sí y de área total menor al original. ➔ Degradación del hábitat: Cambios que reducen la calidad del hábitat para muchas especies, pero no para todas. Sobreexplotación de especies: Principal causa en ecosistemas marinos. ➔ Métodos de extracción o captura muy eficaces. ➔ El 60% de especies (plantas y animales) se explotan muy por encima de la tasa máxima de explotación sostenible, siendo las especies más grandes más vulnerables. ➔ EJEMPLO: En 2017, El 34,2 % de las poblaciones de peces de las pesquerías marinas del mundo estaban sobreexplotadas (62,5% en Mediterráneo y Mar Negro). Contaminación: La contaminación del aire, agua y suelo sigue aumentando en muchas zonas con efectos negativos en su calidad debido a: ➔ Gases de efecto invernadero, óxidos de nitrógeno, residuos urbanos no depurados, residuos de actividades agrícolas (fertilizantes, pesticidas), industriales y mineras, vertidos tóxicos, plásticos, medicamentos… ➔ Incorporación a las cadenas tróficas (biomagnificación): Proceso por el que la concentración de un contaminante se incrementa a medida que asciende en la cadena trófica. ➔ EJEMPLO: Metales pesados y COP (pesticidas, herbicidas) Introducción de especies invasoras: Se está produciendo una invasión biológica, es decir, establecimiento y expansión de una especie fuera de su área de distribución natural, como consecuencia de su introducción accidental o intencionada. ➔ Hay 37.000 especies exóticas establecidas en todo el mundo, habiendo 200 nuevas cada año y siendo más de 3500 de ellas especies invasoras. ➔ Importancia creciente como causa de amenaza de extinción de especies (60% de las especies en peligro es debido a las especies invasoras). ➔ El 85% de especies invasoras son responsables del descenso de la calidad de vida (problemas económicos y de salud), aunque algunas brindan importantes beneficios. ➔ Sólo el 5% de las especies introducidas logran establecer poblaciones viables y convertirse en invasoras.  ➔ Homogeneización de especies a escala global: proceso por el que las comunidades de especies únicas que se encuentran originalmente en diferentes regiones, se vuelven lentamente más similares debido al movimiento de personas, mercancías y especies. ➔ EJEMPLO: En extremadura tenemos el jacinto de agua, nenúfar mexicano, cangrejo rojo americano, galápago de Florida, almeja asiática, helecho de agua, pez chino, visón americano… Cambio climático y calentamiento global: Este problema ambiental es a su vez una de las principales causas de la pérdida de biodiversidad: Incremento de la concentración de CO2 y otros gases de efecto invernadero (GEI) como CO2, CH4 y N2O. Incremento de eventos climáticos extremos: Olas de calor, sequías, lluvias torrenciales… Efectos ecológicos del calentamiento global: Cambios en los rangos de extensión de las especies, cambios fenológicos en animales y plantas, adaptaciones evolutivas, extinción debido a sobrepasar su límite de temperatura, acidificación del océano… No todo son malas noticias, las medidas de conservación in-situ y ex-situ pueden reducir el riesgo de extinción de especies: Protección y manejo de hábitats. Reducción de la mortalidad de individuos. Cría en cautividad y reintroducción. La especie de felino más amenazada del mundo es el lince ibérico. Las causas principales son la pérdida y fragmentación de su hábitat, la escasez de presas, atropellos y la caza ilegal. Las medidas de conservación tomadas son la mejora de hábitat, el aumento de las poblaciones de conejo, la cría en cautividad y la reintroducción de individuos. Como resultado, la población en libertad ha pasado de 94 a 1668 en 20 años, ampliándose así los territorios con la presencia de este felino. En 2015, el lince ibérico pasó de “En Peligro Crítico” a “En Peligro” en la Lista Roja de la UICN. Estos problemas tienen su base en la alteración de procesos ecológicos La necesidad de entender cómo funcionan los sistemas ecológicos se vuelve más urgente a medida que la creciente población humana compromete la capacidad de los ecosistemas naturales para mantener su estructura y función, de las cuales depende también el bienestar humano (Servicios ecosistémicos). El reto de la ecología es proporcionar la evidencia científica necesaria para: Desarrollar una conciencia social sobre la problemática ambiental. Permitir a los gestores la toma de decisiones informadas sobre: Actividades que tengan un previsible impacto en el medio ambiente Diseño de políticas responsables con el medio ambiente