Autoregulació d'Ecosistemes: Equilibri i Biodiversitat

Autoregulació de l'Ecosistema

L'ecosistema és capaç d'autoregular-se i romandre en equilibri dinàmic al llarg del temps. Els bucles de realimentació negativa estabilitzen el sistema.

Si ens imaginem un aquari, si només existissin algues, hi hauria un creixement exponencial de la població fins que hi hagués una escassetat de nutrients, constituint el factor limitant que provocaria l'extinció. El paper dels herbívors és evitar el creixement exponencial de l'alga, així rejoveneix la població d'algues en incrementar la seva taxa de renovació i s'enriqueix el medi amb nutrients, a través del bucle dels descomponedors. Així que, si introduïm un peix, trenquem l'equilibri; caldria afegir oxigen i menjar.

Autoregulació de la Població

La població és el conjunt d'individus de la mateixa espècie d'un ecosistema.

L'estat estacionari és un equilibri dinàmic que es manifesta per fluctuacions en el nombre d'individus entorn del límit de càrrega. Quan el potencial biòtic (r = TN - TM) és màxim, el creixement és exponencial. Amb el temps, el creixement es veu limitat per la resistència ambiental, que reforça el bucle de realimentació negativa de les defuncions, donant lloc a corbes logístiques.

La resistència ambiental ve marcada per un conjunt de factors que impedeixen que una població arribi al seu màxim potencial biòtic. Aquests factors poden ser externs: biòtics (depredadors, paràsits que provoquen malalties) i abiòtics (canvis de clima, escassetat d'aliments, catàstrofes...), o interns: augment de la densitat de població que afecta negativament els hàbits de reproducció.

Estratègies de Reproducció

Quant als valors del potencial biòtic, hi ha dues estratègies de reproducció:

• Estrategs r: potencial biòtic molt elevat - alta TN, les cries són moltes però no es cuiden, elevada TM - poques cries sobreviuen (insectes, peixos, conills, herbàcies...).
• Estrategs k: posseeixen menor TN, tenen menys cries que reben atenció, moltes cries arriben a la vida adulta, menys TM (mamífers, aus, alzines...).

Espècies Amenaçades i en Perill d'Extinció

Un increment dràstic de la resistència ambiental es causa a partir de causes naturals, com el canvi climàtic, o per causes artificials, com la intervenció humana. Aquest increment suposa una amenaça per a la supervivència d'una espècie. Una espècie amenaçada és aquella amb el nombre d'individus reduït dràsticament fins a arribar a una xifra crítica que les posa en perill d'extinció.

València Ecològica

La valència ecològica és l'interval de tolerància d'una espècie respecte d'un factor del medi que actua com a factor limitant. Cada espècie es desenvolupa dins d'uns valors per a cada un dels factors del medi: és la valència o límits de tolerància. Els factors poden ser: la temperatura (ºC), la humitat, els nutrients, el pH...

El creixement d'una espècie està supeditat als límits de tolerància. Classificació segons l'amplitud de la valència ecològica:

• Eurioiques: posseeixen valències ecològiques de gran amplitud per a un determinat factor. El nombre màxim d'individus no sol ser molt elevat. Són generalistes - tolerants amb les variacions del medi. Solen ser estrategs r.
• Estenoiques: límits de tolerància estrets per a un factor. Molt exigents amb els valors d'un factor; en condicions òptimes, el nombre d'individus arriba a ser molt alt. Solen ser estrategs k, molt especialistes - responen d'una manera molt eficaç davant les condicions que li són propícies.

Autoregulació de la Comunitat

Les poblacions es relacionen unes amb altres constituint la biocenosi.

Les poblacions que coexisteixen en un ecosistema interaccionen entre si, això determina l'evolució simultània de totes elles. Les interaccions actuen com a factors limitants biòtics que permeten l'existència d'unes en detriment d'altres; contribueix a l'estabilitat del conjunt.

Model Depredador-Presa

• El bucle de realimentació negatiu és estabilitzador. La companyia pelletera de Canadà, Hudson's Bay Company, durant dècades va registrar les poblacions del linx i de la llebre de les neus. En créixer la quantitat de preses, creix la de depredadors; quan la població de preses descendeix, en no haver-hi prou quantitat de preses, també disminueix la de depredadors, i quan disminueix la quantitat de depredadors, la població de preses es recupera. Les fluctuacions s'observen amb una diferència temporal (Lockta i Volterra). Comencem considerant que les poblacions de preses i depredadors creixen sense factors limitants amb les seves respectives TN i TM. Les trobades controlen les poblacions de depredador (TN) i presa (TM).
• Espai de fases: eliminem en la representació gràfica la variable temps. Cicle límit: disminueixen les poblacions de preses i depredadors, el nombre de preses augmenta alhora que disminueix el nombre de depredadors, el nombre de depredadors augmenta i el de preses també i, per últim, el nombre de preses disminueix mentre el de depredadors augmenta. El normal és que un depredador s'alimenti de diverses preses, assegurant la supervivència i evitant la sobreexplotació de les preses.

Parasitisme i Competència

• Parasitisme: és igual que el diagrama de depredador-presa, però les trobades només afecten la TN del paràsit. La coevolució porta a què al paràsit no li interessi acabar amb la vida de l'hoste.
• Competència i nínxol: la competència és la relació que hi ha entre dues espècies quan lluiten pel mateix recurs.

Tipus de Competència

• Intraespecífica: sobreviuen els millors dotats. Mecanisme de selecció natural.
• Interespecífica: contribueix a l'organització dels ecosistemes. Les espècies més ben adaptades expulsen a les altres. Principi d'exclusió competitiva, Gause 1932: a causa de la competència establerta entre dues espècies, quan conviuen juntes, sobreviu la més adaptada.

Nínxol Ecològic

El nínxol ecològic: l'hàbitat d'una espècie és la seva casa, el nínxol és la professió, la funció. És el conjunt de circumstàncies, relacions amb l'ambient, connexions tròfiques i funcions ecològiques que defineixen el paper que exerceix una espècie en un ecosistema (tipus d'habitatge, època de zel, formes d'alimentació...).

Dues espècies no poden compartir el mateix nínxol ecològic. Competiran i una d'elles serà exclosa. Hi ha diferents tipus de nínxols:

• Nínxol potencial (ideal o fisiològic): és el que satisfà totes les necessitats d'una espècie. És pràcticament impossible assolir-lo en ambients naturals. Es pot aconseguir en condicions de laboratori; en animals criats en captivitat, el pes i la talla solen ser superiors.
• Nínxol ecològic (real): l'ocupat per una espècie en condicions naturals. La competència en la naturalesa, el solapament de nínxols - pèrdua de part del seu nínxol per les espècies, l'espècie que guanya és la més especialista; si falta una espècie, l'altra pot recuperar el nínxol potencial.

Biodiversitat

És la varietat d'espècies d'un ecosistema i l'abundància relativa d'individus de cada espècie.

La diversitat biològica dona estabilitat a l'ecosistema, a causa de l'alt nombre de relacions causals que es donen entre les espècies.

• Les espècies rares són importants; davant la variació de condicions ambientals, podrien ampliar el seu nínxol davant l'extinció d'espècies dominants - augment de l'estabilitat de l'ecosistema.

Concepte de Biodiversitat (Cimera de la Terra, 1992)

1. La varietat d'espècies i la quantitat d'individus de cada espècie.
2. Diversitat d'ecosistemes aquàtics i terrestres.
3. Diversitat genètica: els gens ens permeten evolucionar i adaptar-nos a les condicions ambientals canviants.

Extinció d'Espècies

Canvis en les condicions mediambientals: extinció d'espècies, sobretot k estrategues. L'índex d'extinció: una espècie cada 500-1000 anys.

Beneficis de la Biodiversitat

1/3 dels remeis contra el càncer i altres malalties procedeixen de fongs i plantes silvestres: morfina i codeïna que alleugen el dolor, quinina que combat la malària i vinblastina que tracta la leucèmia. També els animals: caragol cònic dels esculls de coral per a les afeccions cardíaques i cerebrals, tractament contra el dolor i contra alguns tipus de càncer de pulmó.

Protegir la biodiversitat és protegir els valuosos recursos farmacèutics, alguns per descobrir.

La humanitat ha multiplicat la taxa d'extinció d'espècies. Índex del Planeta Vivent (LPI): indicador de pressió sobre el medi ambient, establert per PNUMA i WWF: mesura el grau de pèrdua de biodiversitat (1970-99), ecosistemes forestals (taxa 30%), aigües dolces (26%) i oceans (25%). L'LPI es calcula pel valor mitjà dels 3 percentatges i suposa una taxa d'extinció del 27%.

Causes de la Pèrdua de Biodiversitat

• Sobreexplotació dels recursos: desforestació, sobrepasturatge, caça i pesca, col·leccionisme i comerç il·legal d'espècies protegides.
• Alteració i destrucció d'hàbitats: canvis en usos del sòl, extraccions massives d'aigua, fragmentació per obres públiques, contaminació d'aigua i aire, canvi climàtic i incendis forestals.
• Introducció i substitució d'espècies: introducció d'espècies foranes, substitució d'espècies naturals per altres obtingudes de forma artificial.

Mesures per Evitar la Pèrdua de Biodiversitat

Conveni sobre la Diversitat Biològica (Conferència de Rio de Janeiro, 1992): necessitat de conservar els gens silvestres, sense ells molts cultius podrien desaparèixer. Cada cert temps, les llavors seleccionades artificialment han de creuar-se o ser tractades amb biotecnologia per evitar el seu decaïment. Moltes espècies no s'han descobert i les seves propietats tampoc.

Mesures: establir una sèrie d'espais protegits, realitzar estudis sobre l'estat dels ecosistemes (indicadors PER, empremta ecològica i índex del Planeta Vivent), decretar i respectar les lleis (llistats d'espècies amenaçades i d'espècies en perill d'extinció), fomentar l'ecoturisme i crear bancs de gens i llavors d'espècies amenaçades.

Successió Ecològica i Maduresa

• Successió: procés dinàmic que es produeix al llarg del temps en les interaccions entre factors biòtics i abiòtics que donen lloc a la formació d'ecosistemes complexos i estables.
• Maduresa: estat de l'ecosistema en un moment de la successió. Comença amb estadis inicials poc madurs, en els quals una comunitat senzilla i poc exigent colonitza un territori sense explotar, i arriba fins als estadis més avançats i madurs de biocenosi més organitzada i major biodiversitat.
• Clímax: grau màxim de maduresa i equilibri en el medi, representa l'últim nivell de complexitat de la comunitat, a ell tendeixen tots els ecosistemes en la successió.
• Regressió: procés invers a la successió per causes naturals o antròpiques. Procés de tornada enrere, rejoveniment o involució de l'ecosistema.

Tipus de Successions

• Primàries: es parteix d'un terreny verge: roques, dunes, illes volcàniques (sorra - bacteris, fongs, molsa, líquens - sòl format - herbes anuals - herbes perennes - arbustos - arbres).
• Secundàries: en llocs en els quals prèviament hi ha hagut una perturbació o regressió. Conserven parcialment o totalment el sòl. Són més curtes que les primàries.

Regles Generals en les Successions

• La diversitat augmenta.
• L'estabilitat augmenta: relacions múltiples i fortes en la biocenosi.
• Canvi d'unes espècies per altres: espècies pioneres oportunistes colonitzadores, espècies r estrategues i k estrategues.
• Evolució de paràmetres tròfics: la productivitat disminueix, màxima biomassa, mínima taxa de renovació.
• El nombre de nínxols augmenta: espècies r estrategues per les k, al final una espècie per cada nínxol i major nombre de nínxols.

La selva tropical és el màxim exponent d'una comunitat clímax.

Regressions Provocades per la Humanitat

L'ésser humà sobreestima la capacitat d'autoregulació dels ecosistemes:

• Desforestació: el dany depèn de la intensitat i estat del sòl. Agricultura mecanitzada que no deixa restes ni abandona terres. El bosc tropical no té matèria orgànica en el sòl i això provoca un empobriment total del sòl, formació de laterites vermelles i no es pot recuperar en molts casos.
• Incendis forestals: incendis naturals (rejoveneixen el bosc, moren exemplars vells i s'eviten incendis majors), s'utilitza per afavorir el pasturatge, afavoreix les espècies piròfites, s'empobreix el sòl en humus, s'afavoreix l'erosió del sòl, el bosc mediterrani (ric en espècies piròfites, perill en la regeneració de l'alzinar i la roureda).
• Introducció de noves espècies: exemples: conills i altres espècies a Austràlia. A Espanya: visó americà, musclo zebra, la perca, el lluç de riu, el cranc americà...

Principals Biomes Terrestres

• Selva tropical: dividida en humida de fulla caduca i sabana.
• Bosc esclerofil·le: alzines, sureres i coscolles.
• Bosc caducifoli: fagàcies (roure i faig).
• Bosc de coníferes (no existència d'arbres per la temperatura).
• Tundra: molses i líquens.