Autoregulació d'Ecosistemes, Poblacions i Comunitats: Models i Successions Ecològiques

Autoregulació de l'Ecosistema

Un ecosistema és un sistema format per la interacció entre una biocenosi o comunitat i uns factors físics del medi. Podríem modelar un sistema autoregulat. Imaginem un aquari ple amb l'aigua d'un bassal, amb nutrients necessaris, exposat a la llum solar i destapat. Escollim una cadena senzilla de tres anelles: productors, herbívors i carnívors. A més, hi ha els bacteris descomponedors que reciclen els nutrients. Tots ells estan enllaçats mitjançant bucles de realimentació negativa que donen estabilitat al sistema. Si només hi hagués algues, creixerien exponencialment fins que els nutrients escassegessin, constituint el factor limitant. Els herbívors eviten això regulant el creixement de les algues.

Un ecosistema model és tancat per a la matèria, però obert per a l'energia, capaç d'autoregular-se i romandre en equilibri dinàmic. L'ésser humà actua sobre els ecosistemes terrestres, trencant-ne l'autocontrol per imposar el seu propi.

Autoregulació de la Població

Cada població està constituïda per un conjunt d'individus de la mateixa espècie que viuen en un lloc determinat. El nombre d'individus d'una població sol créixer fins a uns límits, mantenint-se després estacionari, en un nombre més o menys constant entorn d'un límit de càrrega. Perquè això passi, el nombre de naixements per unitat de temps ha de ser igual al de defuncions. L'estat estacionari no sol ser lineal, sinó que presenta fluctuacions. En condicions ideals, com quan una població colonitza un territori sense explotar, el seu potencial biòtic r (TN-TM) serà màxim, amb una elevada TAN. Això causa un creixement exponencial inicial (corbes en J). Però, la resistència ambiental limita aquest creixement, reforçant el bucle de realimentació negativa a través de les defuncions, donant lloc a corbes de creixement logístic (en S).

La resistència ambiental ve marcada per factors que impedeixen que una població assoleixi el seu màxim potencial biòtic. Aquests factors poden ser externs o interns:

• Factors externs: Biòtics (depredadors, paràsits, competència) i abiòtics (clima, aliments, catàstrofes, hàbitat, aigua, gasos, pH, salinitat, etc.).
• Factors interns: L'augment de la densitat de població afecta negativament els hàbits reproductors.

La resistència ambiental estableix dos bucles de realimentació negativa que afecten el potencial biòtic i controlen el nombre d'individus. Hi ha dues estratègies de reproducció:

• Estratègia r: Individus amb alt potencial biòtic (alta TN), moltes cries sense atenció i baixa supervivència (alta TM).
• Estratègia k: Menor TN, poques cries amb atenció i menor TM.

En certes condicions, un increment dràstic de la resistència ambiental pot amenaçar la supervivència d'espècies. Les espècies amenaçades tenen un nombre d'individus que es redueix dràsticament, posant-les en perill d'extinció. Cada espècie es desenvolupa dins d'uns valors de factors del medi, la valència ecològica.

La valència ecològica és l'interval de tolerància d'una espècie respecte un factor del medi (llum, temperatura, humitat, fòsfor, nitrogen, pH, etc.), que actua com a factor limitant. Segons l'amplitud de la valència, hi ha dos tipus d'espècies:

• Euriòiques: Poc exigents, amb valències ecològiques de gran amplitud.
• Estenòiques: Molt exigents, amb límits de tolerància estrets.

Autoregulació de la Comunitat

Les poblacions no estan aïllades, sinó que es relacionen amb altres, constituint una comunitat o biocenosi. La coexistència de poblacions genera interaccions que influeixen en l'evolució mútua i l'estabilitat del conjunt. Aquestes interaccions actuen com a factors limitants biòtics.

A. Model Depredador-Presa

El model depredador-presa és estabilitzador, basat en un bucle de realimentació negatiu. Una companyia pelletera del Canadà va descobrir que les poblacions de linx i llebre de les neus oscil·laven cíclicament. Les preses creixen, i els depredadors, amb aliment abundant, també creixen fins que les preses escassegen. Llavors, els depredadors moren de fam, disminuint el seu nombre. Quan aquest és reduït, les preses tornen a augmentar. La gràfica mostra fluctuacions amb un desfasament temporal pel temps de resposta de les poblacions. Suposem que preses i depredadors creixen sense límits, amb taxes de natalitat i mortalitat. Les trobades controlen les poblacions a través de la natalitat del depredador i la mortalitat de les preses.

L'Espai de Fases

L'estabilitat del sistema depredador/presa no implica que no canviï, sinó que està en equilibri dinàmic.

B. Parasitisme (P/H)

El parasitisme és una relació binària on el paràsit es beneficia i l'hoste es perjudica. Hi ha endoparasitisme (paràsit intern) i ectoparasitisme (paràsit extern). Aquest model és similar al D/P, però el paràsit viu dels "interessos" de l'hoste, sense buscar eliminar-lo. Si no hi ha evolució, el paràsit pot matar l'hoste si aquest no té defenses.

C. Competència (C) i Nínxol

La competència és una relació entre individus de la mateixa espècie (intraespecífica) o d'espècies diferents (interespecífica) que utilitzen el mateix recurs (aliment o territori) i no poden coexistir.

Aquest tipus de relació es dóna tant entre individus de la mateixa espècie, cas en el qual s'anomenen interespecífica, com entre espècies diferents

5.6 Successió Ecològica i Concepte de Maduresa

Definim maduresa ecològica com l'estat d'un ecosistema en un moment donat del procés de successió ecològica. Aquest procés comença en estadis inicials i poc madurs, amb una comunitat senzilla colonitzant un territori, i arriba fins a estadis més avançats.

A. Tipus de Successions

Les successions que parteixen d'un terreny verge (roques, dunes) són successions primàries. Les que comencen en llocs amb pertorbacions prèvies, però que conserven el sòl, són successions secundàries. Aquestes últimes són més curtes i depenen de l'estat del sòl. Ho estudiarem en l'impacte humà.

B. Regles Generals en les Successions

-La diversistat augmenta. La comunitat climax presenta una elevada diversitat que implica una existencia d’un gran nombre d’especies.

-L’estabilitat augmenta. Les relacions entre les especies que integren la biocenosi son molt fortes, existiesen multiples circuits i realimentacions que contribueixen a l’estabilitat del sistema.

-Canvi d’unes especies per altres. Les especies pioneres o oportunistas colonitzen, de manera temporal, els territoris no explotats. Es passa de manera gradual de els especies r estrategues, adaptades a qualsevol ambient, a especies k estrategues, mes exigents i especialistas.

-Augment en el nombre de ninxols. Aquest increment es el resultat de l’establiment de relacions de competencia, les especies r son expulsades per les k,que ocupen els seus ninxols.

-Evolucio dels parametres trofics. La productivitat decreix amb la maduresa. Margalef afirma que la comunitat climax es l’estat de maxima biomassa i minima taxa de renovacio.

5.7 Algunes regressions provocades per la humanitat.

A. Desforestacio.

Als boscos temperats, en haver-hi molta materia organica al sol, aquest conserva la seva fertilitat durant alguns anys despres de la desforestacio.Aixi, la restauracio del bosc primitiu sera possible en funcio de l’estat de conservacio de l’esmentat sol. Als boscos tropicals, en no existir a penes materia oganica al sol a causa del rapad reciclatge de la mateixa, la desforestacio masiva condueix a un empobriment total, amb formacio de crostes vermelloses,encara que si la tala no va ser molt drastica, hi ha la possibilitat d’una lenta recuperacio.

B. Incendis forestals.

Nomes els pins vells mes rics en resina, eren extremitats. Els incendis controlaven el creixement de la vegetacio i impedien l’existencia d’altres de mes grans i mes devastadors.

Tradicionalment, la humanitat ha vingut utilitzant aquesta tecnica amb la finalitat d’afavorir el pasturatge. Pero, malgrat que el creixement de les especies pirofiles es veu afavorit, l’humus es tambe destruit, deixant el sol exposat al devastador efecte erosiu.

L’abunancia en els postres paisatges de vegetacio pirofila pinedes i estepars, posa en perill la regeneracio de l’alzinar i la roureda autoctons. La longitud de la successio dependra, per tant ,de la magnitud de l’incendi, de l’estat del sol i de l’existencia en ell de llavors resistents.

C. Introduccio de noves especies

Podriem citar el tan conegut cas de la introduccio de conills a Australia: els cangurs, hervibors marsupials, es trobaven perfectament adaptats sense depredador.

L’efecte noes va fer esperar, i la voracitat dels conills va acabar amb l’herba. Actualment el problema te una solucio molt difícil, perque els conills sobreviuen a plagues i a la caça, i augmenten sense parar.

5.8 Principals biomes terrestres

A gran trets, l’existencia d’un cinturo arbori al voltant de la zona ecuatorial, denominat selva tropical, que es troba subdividida fonamentalment en humida, de fulla caduca i sabana. A mesura que avancem en latitud, trobem el bosc esclerofil, el bosc caducifoli format per fagacies, el bosc de confieres o taiga substitueix el precedent a majors latituds i latituds; aproximadament per damunt del cercle polar artic i en les cimeres muntanyoses on s’esten la tundra, constituida per molses i liquens . A mesura que avancem en latitud, trobem el bosc esclerofil, el bosc caducifoli format per fagacies, el bosc de confieres o taiga substitueix el precedent a majors latituds i latituds; aproximadament per damunt del cercle polar artic i en les cimeres muntanyoses on s’esten la tundra, constituida per molses i liquens.