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Los paisajes de conectividad: principales aportaciones desde la

Ecología del Paisaje

Ph. D. Josep Pintó

III Taller Internacional de Espacios de Conectividad y Zonas de Amortiguamiento

UNA, IPGH, SINAC

Universitat de Girona

Introducción

La Ecología del Paisaje

Karl Troll, biogeógrafo alemán, consolida en los años 1965-70 una línea de análisis del paisaje que bautizó con el nombre de Ecología del Paisaje. A mediados de los años 80, toma fuerza en los EUA una disciplina que centra su interés en el estudio de la influencia de la estructura del paisaje sobre el funcionamiento de los sistemas naturales y, muy especialmente, sobre la conservación de la biodiversidad.

Mosaico paisajístico Procesos ecológicos

Introducción

Flujos de materia y energía a través del paisaje: -Dispersión de los organismos -Conectividad -Aislamiento

Mosaico paisajístico Procesos ecológicos

Introducción

Estudios de campo muy costosos, tanto en tiempo como en recursos. No siempre es posible llevarlos a cabo. A partir del conocimiento empírico, construimos teorías, modelos, índices lo más ajustados posibles a la realidad.

Modelo del mosaico de parches

Estructura del paisaje


(patch-matrix-corridor)


(patch-matrix-corridor)

corredor

matriz

parche

Estructura del paisaje


Datos extraidos de mapas, imágenes captadas por sensores remotos, cubiertas de GIS, etc.

Modelo del mosaico de parches (patch-matrix-corridor) Estructura del paisaje


Aplicación en la gestión de la biodiversidad y el

planeamiento territorial en paisajes fragmentados

Modelo del mosaico de parches (patch-matrix-corridor)

El desarrollo urbano. La “urbanización difusa” El avance de la frontera agrícola La explotación forestal no sostenible Las actividades mineras

Mosaico paisajístico heterogéneo Fragmentación de los hábitats naturales

Fragmentación

Hábitat no fragmentado

cultivos

área natural

• Máxima conectáncia entre hábitats

• Gran extensión de hábitats disponibles

• Predominio de los hábitats de interior

Fragmentación del paisaje

Fragmentación

Fragmentación del paisaje

Introducción

cultivos

área natural

Comporta: La reducción de la superficie total de un hábitat específico o de los hábitats naturales en su conjunto. Una disposición espacial del hábitat remanente en fragmentos cada vez más pequeños y aislados entre sí.

Fragmentación

Teoría de la Insularidad Biogeográfica (MacArthur y Wilson, 1967)

Modelo del mosaico de parches (patch-matrix-corridor)

Desarrollo de indicadores para cuantificar la estructura del paisaje, sobretodo los relacionados con el área de los parches y su aislamiento, derivados de la teoria de las islas biogeográficas.

Máxima biodiversidad

Fragmentación

Teoría de la Insularidad Biogeográfica (MacArthur y Wilson, 1967)

•Las islas de mayor superficie poseen un mayor número de especies.

•Las islas pequeñas sufren una tasa de extinción más alta que la de las islas de mayor tamaño.

•Las islas cercanas a los continentes poseen una diversidad de especies más alta que las más alejadas.

•Las islas cercanas a los continentes tienen una tasa de extinciones más baja, con independencia de su tamaño.

Fragmentación

El debate SLOSS: Single Large Or Several Small

¿Qué es mejor? ¿Un único gran espacio natural protegido

o varios espacios de menor tamaño?

? = Single

Large

small small

small small

Fragmentación

Core: núcleo o área interior de un fragmento que no está influenciado,

alterado, por los flujos de materia, energia o información procedentes de

los usos y cubiertas del suelo vecinos.

core

(núcleo, interior)

edge (ecotono, margen)

Área Core = Área total del fragmento – Área del edge

Edge: borde o perímetro de un fragmento, con unas condiciones

ambientales distintas del interior debido a su carácter de frontera.

Modelo Core vs Edge

Fragmentación

Modelo Core vs Edge

core edge

Core (área interior): hábitat no alterado, no influenciado por los usos y cubiertas que rodean el fragmento. Edge (borde, perímetro): zona de transición entre diferentes cubiertas del suelo.

Fragmentación

edge

core

Efecto edge

Alteraciones en el microclima de los márgenes de los fragmentos causadas por: •Cambios en el balance de radiación

•Efectos del viento

•Variaciones en el régimen hídrico

Cambios físicos:

Edge: •Especies adaptadas a los espacios abiertos

•Especies generalistas

Core: •Especies mesófilas

•Especies de amplitud ecológica más reducida

Cambios biogeográficos:

Fragmentación

core edge

•En la zona templada los fragmentos forestales con un d< 80m están enteramente constituidos por hábitat de tipo edge (Mader, 1980). •En los bosques tropicales la incidencia del efecto edge es notoria en al menos los primeros 200 m desde el borde externo del bosque fragmentado (Bennet, 1999).

¿Anchura del edge?

Modelo Core vs Edge

Fragmentación

ÍNDICES PAISAJÍSTICOS (Patch, Class and Landscape metrics)

Necesidad de cuantificar, crear modelos e índices para analizar la estructura del paisaje y establecer relaciones entre el patrón paisajístico y los procesos ecológicos

Índices paisajísticos

Programas derivados de FRAGSTATS: -PATCH ANALYST (Elkie, Rempel & Carr) -V-LATE (SPIN project, University of Salzburg)

Calculan una pequeña selección de índices, suficiente para un análisis básico de la estructura del paisaje. Funcionan en un entorno ArcView, como una extensión.


Programa FRAGSTATS (McGarigal & Marks, 1995, 2002)

Calcula un gran número de índices para medir la estructura del paisaje, basados en las propiedades de los parches, de las clases de parche y del mosaico paisajístico en su conjunto.

-LANDISVIEW Transforma archivos de ERDAS GIS a formato ASCII para poder ser utilizados por FRAGSTATS




Inflación de índices

Problema: Relevancia ecológica dudosa de algunos índices Difícil vinculación del indice con la realidad

Depende de la estructura del paisaje, de la movilidad y los requirimientos ecológicos de la especie en cuestión. Depende también de la escala a la que cada especie percibe el paisaje.

Conectividad

Conectividad

La conectividad es una propiedad que depende de cada especie.

La conectividad es un concepto importance pero definido inconsistentemente.

Las flechas de doble sentido (color blanco) indican conectividad funcional, establecida a partir de datos de campo o del conocimiento del comportamiento del organismo y su “gap threshold”.

1

2 3

4

5

6

parches de hábitat

relaciones de connectividad

Connectividad

Conectividad

Red ecológica

Compuesta por parches de hábitats y connectores entre parches

matriz

parche

connector

El objetuvo es identificar la Red ecológica

Red ecológica

¿Cómo determinar los parches de hábitat y los conectores que forman parte de una red ecológica?

Red ecológica

Métodos: -Modelo de percolación -Vecino más cercano -Coste de desplazamiento

Modelo de percolación

Red ecológica

Describe la probabilidad de que un organismo pueda moverse a través del paisaje como una función de las proporciones relativas de elementos que facilitan o dificultan el movimiento (Wiens, 1995).

cultivos

área natural

pc<0,59 Pc= 0,99 Pc>0,59

facilita el movimiento

dificulta el movimiento

Cuando la proporción de hábitat es menor a 0,59 ningún parche se expande de punta a punta y el organismo percibe el paisaje como no conectado

Red ecológica

Identificación de los parches de hábitat mediante el índice de percolación

-Aplicar una malla regular de celdas -Seleccionar las celdas en las cuales, las cubiertas óptimas recubren como mínimo el 60%

-Cubiertas del suelo

-Identificar los tipos de cubierts que constituyen hábitat adecuado

Red ecológica

¿Cuántos vecinos tiene una celda?

Regla de los 4 vecinos Regla de los 8 vecinos

Red ecológica

¿Cuántos parches hay en cada paisaje?

Regla de los 4 vecinos Regla de los 8 vecinos

(6 parches) (2 parches)

Minor, E.S. et al, (2008). Uncertainty in spatially explicit population models.

Biological Conservation, 141: 956–970

Red ecológica

Distancia Euclidiana (vecino más próximo) y distancia de menor coste

Comparación de la distancia inter-parches entre el método de la distancia Euclidiana y el método de la distancia con menor coste de desplazamiento

Distancia Euclidiana

Distancia menor coste

Parches de hábitat

Superficie de menor coste al desplazamiento Resistencia al desplazamiento / fricción

Red ecológica

Se deben asignar valores de “coste” o “resistencia” al desplazamiento a las distintas cubiertas del suelo e infraestructuras

Superficie de menor coste al desplazamiento Resistencia al deslazamiento / fricción

Red ecológica

Liu, X; Li, J (2008). Scientific solutions for the functional zoning of nature reserves in China. Ecological Modelling, 215: 237–246

El parche es representado por un nodo de tamaño proporcional al atributo que se tome en consideración. Los links indican conectividad funcional En general se dibuja un graph para cada organismo o grupo de organismos con una misma habilidad para el movimiento entre parches

Red ecológica

Modelo del Landscape Graphs

1

2

4

5

6

3

5

6

parche de hábitat

link

nodo

link

Distancia de dispersión = 1500 m Número de parches conectados = 47 (0.94) Área conectada = 122 ha (0.90) Diámetro del Graph = 15 km

Lookingbill, T.R. (2010)

Red ecológica


Variaciones en el modelo en función de la distancia de dispersión asignada

Distancia de dispersión = 750 m Número de parches conectados = 14 (0.28) Área conectada = 20 ha (0.15) Diámetro del Graph = 3 km

Minor, E.S. y Urban, D.L. (2008). Conservation Biology, 22: 297–307

Red ecológica


dt = x


Red ecológica


dt = 3 x

Red ecológica

Módelo del Landscape Graphs

Índices más utilizados: -número de links conectados a un nodo determinado. Indicador de accesibilidad del nodo y de su importancia en la red. -centralidad del nodo: importancia de su posición en la conectividad entre otras parejas de nodos. -densidad de nodos y de links -número de componentes -longitud de los paths entre nodos


Red ecológica


Identificación de parches importantes para la conectividad del paisaje: - Stepping stones - Parches fuente (source)

Stepping stone

Parche fuente

Red ecológica


Los Landscape graphs altamente conectados sugieren la existencia de una buena conectividad entre parches: -Mezcla de genes (incremento de la heterozigosis) -Incremento del efecto “rescate” -Población estructurada espacialmente: “metapoblación”

Red ecológica


Los Landscape graphs permiten además evaluar las consecuencias sobre la conectividad de la alteración o desaparición de parches y links. -Especialmente importantes son los nodos denominades centrales por su papel de rótula entre grupos de nodos.

Red ecológica



División del graph en dos componentes

Red ecológica



Aislamiento de nodos y pérdida de conectividad

Red ecológica

CONEFOR SENSINODE 2.6

Software para cuantificar la importancia de los parches de hábitat para

la conectividad del paisaje a través de landscape graphs e índices de

disponibilidad del hábitat

(Saura & Torné, April 2012)

Red ecológica


Lookingbill, T. et al. (2010)

Aplicación en el caso de l’ardilla zorra de Delmarva

Criterio de connectividad entre parches

(adyacencia) fue de 8 km)

Conclusiones

En una primera etapa ha habido un desarrollo muy grande en la formulación de indicadores y la utilización de teorías y modelos para cuantificar la estructura del paisaje. Continuarán siendo útiles en el análisis descriptivo del paisaje y el seguimiento de su evolución. Por otra parte, los modelos e índices basados en los graphs y la teoría de circuitos, incluyendo los métodos alternativos para cuantificar el aislamiento como distancias de menor coste y las superficies de resistencia parece que ofrecen una aproximación más ecológica a la realidad.

MUCHAS GRACIAS!!

los paisajes de conectividad: principales …...core: núcleo o área interior de un fragmento que...

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