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CEV PUCE

Created on March 24, 2021

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Biología de la conservación

Fundamentos de la

Biología de la Conservación

Maestría en Sostenibilidad y Planificación de la Conservación

Objetivos Específicos

Analizar el origen de la Biología de la Conservación.
Familiarizarce con los principios de biología de la conservación.
Revisar los tipos y componentes de la biodiversidad.
Explorar el estado de la biodiversidad y su importancia.

Biología de la Conservación: una ciencia de crisis

Población actual es de 7847 millones… y contando. Se espera que para el 2057 seamos 11000 millones. Se estima que la capacidad de carga para los seres humanos en la tierra es de 12,000 millones (1). Ejercicio: Observa los patrones de crecimiento de la población humana: https://www.worldometers.info/world-population/

(1) Cohen J. E. 1995. Population growth and Earth’s human carrying capacity. Science 269:341.

Consumo de recursos e inequidad

Productividad primaria neta PPN (energía del sol que se transforma en biomasa vegetal): 20-32% se dirige al uso por el ser humano.
Usamos 35% de recursos de oceanos.
Consumo per capita tiende a incrementar: Uso de energía (kg de petroleo o equivalente per capita)

Ejercicio: Explora el consumo per capita de energía por país: https://data.worldbank.org/indicator/EG.USE.PCAP.KG.OE

iPhone (2007) - iPhone 12 (2021)

E inequidad

EEUU, con el 4.2% de la población mundial, consume el 25% de la producción mundial de petroleo.
¿Qué sucedería si todos los habitantes del planeta tuviésemos el consumo promedio de una persona en EEUU?

Huella ecológica

Ejercicio: calcula tu huella ecológica: http://footprintnetwork.org

El 83% de nuestro planeta está influenciado por uno o más de los siguientes factores:

Población humana con densidad >10/km2
Áreas de uso agrícola
Áreas construidas
Cercanía a una carretera, costa o río navegable dentro de 15 km
Luz artificial suficientemente brillante para ser detectada por un satélite

Era del Antropoceno

Era en la que las influencias humanas predominan a lo largo del planeta ¿Significa esto que no hay esperanzas y que tenemos que dejarnos dominar por la apatía? El crecimiento poblacional está disminuyendo; incluso, por años, algunos países han llegado a tener tasas de crecimiento negativas Tenemos el potencial de cambiar nuestro consumo!!

Origen de la Conservación

Bases éticas de la conservación

Ética conservacionista romantica-trascendental (mediados 1800)

Ralph Emerson, Henry Thoreau, John Muir
Hablan de naturaleza en forma mísitca

Ética conservacionista de recursos

Gifford Pinchot (1947)
Visión utilitarista de la naturaleza; conservación para el desarrollo

Ética ecológico-evolucionaria

Aldo Leopold (A sand county almanac 1949)
Visión de la nauraleza como un sistema, formado por partes interdependientes y que estan en equilibrio (visón reemplazada por no-equilibrio dinámico)

John Muir

Biología de la conservación moderna

Síntesis de visiones románticas, utilitaristas y ecológico-evolucionaria. Para 60’s-80’s ecólogos reconocen la rápida pérdida de sistemas naturales -> SCB (1985). Informe Brundland 1987 (Nuestro futuro común): Se formaliza el término desarrollo sostenible. “Asegurar que satisfaga las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades”

Convención de la Diversidad Biológica – 1988. Cumbre de Río 1992: Agenda 21, firma de CDB.

Principios que guían la Biología de la Conservación (Groom et al 2004)(1)

Evelyn Hutchinson 1965: “El mundo es un teatro ecológico que sirve de escenario para la obra de la evolución”. La biología de la conservación busca mantener los actores de esa obra y el escenario donde ocurrre. Principio 1: La evolución es el axioma básico que unifica toda la biología. Principio 2: El mundo ecológico es dinámico y no está en equilibrio. Principio 3: La presencia humana debe ser incluida en la planificación para la conservación.

(1)Groom et al. 2006. Principles of Conservation Biology. Sinauer. USA

Evolución

Ecología Dinámica

Presencia Humana

Dobzhansky: nada en la biología tiene sentido si no es en luz de la evolución.

Postulados normativos y funcionales (Soulé 1985)(1)

Postulados normativos:

La diversidad de organismos es buena.
La complexidad ecológica es buena.
La evolución es buena.
La biodiversidad tiene valor intrínseco.

(1) Soulé, M. E. 1985. What is Conservation Biology? BioScience 35:727–734

Postulados normativos y funcionales (Soulé 1985)

Postulados normativos:

Muchas de las especies que forman las comunidades son producto de la coevolución.
Los procesos ecológicos a menudo tienen umbrales, sobre los cuales se vuelven caóticos, discontinuos o colapsan.
Los procesos genéticos y demográficos tienen umbrales; bajo ellos las fuerzas no-adaptativas y estocásticas prevalecen sobre las fuerzas adaptativas y determinísticas dentro de las poblaciones.
Las reservas naturales son inherentemente desiquilibradas para las poblaciones de organismos grandes y raros.

Postulados normativos y funcionales de Kareiva y Marvier (2012)(1); después de revisar postulados de Soulé (1985)(2)

Postulados funcionales:

No existe naturaleza pristina.
El destino de la naturaleza y el ser humano está unido.
Naturaleza es resiliente.
Se puede evitar la tragedia del bien común.
Esfuerzos de conservación están ligados a fuerzas globales.

(1) Kareiva, P., Marvier, M. 2012. What is conservation Science. BioScience 62: 962–969. (2) Soulé, M. E. 1985. What is Conservation Biology? BioScience 35:727–734

Postulados normativos (1):

La conservación debe existir en paisajes alterados.
La conservación será exitosa solamente si la gente apoya sus metas.
Los conservacionistas deben trabajar con corporaciones.
La conservación solamente será exitosas si busca maximizar en conjunto objetivos economicos y de conservación.
La conservación no debe infirngir derechos humanos.

(1)Kareiva, , P., Marvier, M. 2012. What is conservation Science. BioScience 62: 962–969.

Biología de la Conservación: ciencia multidisciplinaria

Biología de la Conservación

Especies amenazadas
Diseño de reservas
Economía ecológica
Restauración ecológica
Derecho ambiental
Educación ambiental

Ciencias Sociales y Humanidades

Sociología
Antropología
Economía
Política
Derecho
Filosofía
Negocios
Periodismo
Artes

Ciencias Naturales

Biología
Ecología
Evolución
Genética
Geología
Química
Epidemiología
Matemáticas aplicadas

Ciencia Inexacta:Estocasticidad -> Principio de precaución
Ciencia realcionada a valores
Ciencia con escala de tiempo evolucionaria
Ciencia de vigilancia perpetua

Biodiversidad

¿Qué es la biodiversidad? Niveles de organización de la biodiversidad:

Diversidad genética
Diversidad de poblaciones/especies
Diversidad de comunidades/ecosistemas
Diversidad de paisajes

Atributos de la biodiversidad:

Composición
Estructura
Función

Tomado de: Noss, R. 1990: Conservation Biology 4:355-364

Diversidad Genética

Composición:- Diversidad alélica- Presencia/ausencia de alelos raros
Estructura:- Heterocigocidad- Polimorfismos fenotípicos
Función:- Depresión génica- Endogamia- Tasa de intercambio genético entre poblaciones

Fuente: Groom et al. 2006. Principles of Conservation Biology. Sinauer. USA. (Ensayo 2.1., Tabla A).

Diversidad de Población / Especies

Composición:- Abundancia absoluta- Densidad
Estructura:- Distribución de edad- Proporción de sexos- Especies clave u otras de interés
Función:- Crecimiento poblacional- Fertilidad, fecundidad, taza de reclutamiento- Tendencias de amenazas para especies

Diversidad de Comunidad / Ecosistema

Composición:- Identidad- Abundancia relativa, uniformidad- Proporción de especies endémicas amenazadas
Estructura:- Distribución de clases de edades- Dispersión espacial de elementos estructurales y parches- Densidad / estratificación de dosel
Función:- Frecuencia de disturbios naturales o antropogénicos - Tasas de reciclaje de nutrientes- Estacionalidad de disturbios

Diversidad de Paisaje

Composición:- Identidad, distribución, riqueza y proporciones de tipos de parches a lo largo del paisaje - Cantidad total de habitat de interior- Cantidad de borde
Estructura:- Distribución de tamaño de parches para cada tipo de cobertura vegetal- Diversidad de parches- Densidad de carreteras- Índices de fragmentación
Función:- Indicadores de disturbios - Tasas de transferencia de nutrientes, energética y biológica entre diferentes comunidades y parches en el paisaje

¿Cómo medir la biodiversidad?

Dos componentes:

Riqueza de especies: número de especies (definición de especie!) que existen en una comunidad/ecosistema
Uniformidad o equidad: ¿qué tan uniforme es la relación numérica de las diferentes especies que componen una comundiad?

Métricas de diversidad de especies: alfa, beta y gamma Metricas en base a riqueza:

Diversidad α: diversidad puntual; número de especies en un lugar (riqueza)
Diversidad β: mide diferencias (tasa de recambio) entre las especies de dos puntos, dos tipos de comunidad o dos paisajes.
Diversidad γ: número de especies en un conjunto de sitios o comunidades que integran un paisaje

300 especies

150 especies

Total Especies Únicas: 450 especies

305 especies 290 bosques 15 paso Incremento en diversidad alfa

150 especies

Total Especies Únicas: 290 + 150 = 440 especies Pérdida de diversidad gama

β=

No. total de especies únicas en hábitats

Promedio α

No. promedio de especies por hábitat

450

β=

Bosque y pastos no disturbados

2.0

(150P + 300B)/2

225

440

Bosque disturbadosy pastos no disturbados

β=

1.93

(150P + 305B)/2

227.5

Curvas de acumulación

Permiten evaluar si el esfuerzo ha sido suficiente.
¿Es confiable el estimado de riqueza?

Nielsen J. N. 2001. Diversity and distribution of lianas in a Neotropical rain forest, Yasuní National Park, Ecuador. Journal of Tropical Ecology, 17: 1–19.

Limitaciones de riqueza como métrica Sujeta a muestreo (técnicas de muestreo o esfuerzo) Se ignora estructura de comunidad (abundancia de especies): especies raras vs comunes? -> uniformidad

Índices de diversidad Indice de Simpson:

Para una determinada riqueza, D incrementa con la uniformidad de especies… de igual manera,
Para una determinada uniformidad, D incrementa con la riqueza

Uniformidad:

S= número de especies en la comunidad
Pi = proporción de individuos de la especie i respecto al total de individuos (es decir la abundancia relativa de la especie i)

Índices de diversidad Índice de Shannon: Uniformidad:

S= número de especies
Pi = proporción de individuos de la especie i respecto al total de individuos (es decir la abundancia relativa de la especie i)

El concepto de especie

Concepto morfológico: grupo de organismos que se parecen en su morfología.
Concepto biológico: grupos de individuos que tienen el potencial de reproducirse entre ellos en vida silvestre y producir descendencia fértil
Concepto evolutivo: grupo de individuos que comparten similaridades únicas en su ADN y pasado evolutivo.

Factores que promueven especiación/biodiversidad

Históricos:

Refugios del pleistoceno (20.000-13.000 años A.C.)

Ecológicos/biológicos

Radiación adaptativa
Competencia

Geográficos

Aislamiento/vicariancia

Climáticos

Humedad y temperatura

Tasas de especiación

Explosión Cambrica (ca. 500 MA)
Explosión Paleozoica (ca. 400 MA)
Explosíón Triásica (ca. 200 MA): Biota actual
Tasa basal de diversificación: 0.05–0.2 nuevas especies por millon de especies por año1.

de Vos, J. M. et al. 2015. Estimating the normal background rate of species extinction. Conservation Biology, 29(2): 452–462.

Tasas de extinción

Primera Gran Extinción: Periodo Ordovicico-Silurico; 50% de especies animales conocidas
Segunda Gran Extinción: Periodo Devónico tardío; 75%
Tercera Gran Extinción: Periodo Permico tardío; 95%
Cuarta Gran Extinción: Periodo Triásico tardío; 80% de reptiles (65% de todas las especies)
Quinta Gran Extinción: Fines de Periodo Cretácico; 75% de especies, incluyendo dinosaurios

Tasa basal de extinción: 0.023–0.135 especies por millon de especies por año (1)

(1) de Vos, J. M. et al. 2015. Estimating the normal background rate of species extinction. Conservation Biology, 29(2): 452–462.

Patrones globales de diversidad: Biomas

(Fuente: Olson et al. 2001, BioScience 51 (11))

Ecorregiones terrestres

867 unidades distintas (Olson et al. 2001, BioScience 51(11)) Clasificación hábitats UICN: http://www.iucnredlist.org/technical-documents/classification-schemes/habitats-classification-scheme-ver3

Endemismo

Especie endémica: encontrada en una región particular y no en otro lugar
Escala geográfica de “región” varía ampliamente

Figuras de: Kier, G. et al. 2009. A global assessment of endemism and species richness across island and mainland regions. PNAS, 106: 9322–9327

Puntos calientes de la biodiversidad (“Biodiversity Hotspots”)

Myers, N. et al. 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature 403: 853–858