Conectividad del paisaje - Landscape connectivity

La conectividad del paisaje en la ecología es, en términos generales, " el grado en que el paisaje facilita o impide el movimiento entre parcelas de recursos ". Alternativamente, la conectividad puede ser una propiedad continua del paisaje e independiente de parcelas y caminos. La conectividad incluye tanto la conectividad estructural (las disposiciones físicas de la perturbación y / o parches) como la conectividad funcional (el movimiento de individuos a través de contornos de perturbación y / o entre parches). La conectividad funcional incluye la conectividad real (requiere observaciones de los movimientos individuales) y la conectividad potencial en la que las rutas de movimiento se estiman utilizando los datos del historial de vida. El grado en que un paisaje está conectado determina la cantidad de dispersión que hay entre los parches, lo que influye en el flujo de genes , la adaptación local , el riesgo de extinción , la probabilidad de colonización y el potencial de que los organismos se muevan mientras se enfrentan al cambio climático .

Definición

El concepto de "conectividad del paisaje" fue introducido por primera vez por el Dr. Gray Merriam en 1984. Merriam señaló que el movimiento entre parcelas de hábitat no era simplemente una función de los atributos de un organismo, sino también una calidad de los elementos del paisaje a través de los cuales debe moverse. Para enfatizar esta interacción fundamental en la determinación de una ruta de movimiento particular, Merriam (1984) definió la conectividad del paisaje como "el grado en que los elementos del paisaje impiden el aislamiento absoluto que permiten que los organismos se muevan entre parches de hábitat". Nueve años más tarde, Merriam y sus colegas revisaron la definición en “el grado en que el paisaje impide o facilita el movimiento entre parcelas de recursos. Aunque esta definición sin duda se ha convertido en el significado más aceptado y citado dentro de la literatura científica, muchos autores han seguido creando sus propias definiciones. Con et al (1997), presentaron su interpretación como “la relación funcional entre parches de hábitat, debido al contagio espacial del hábitat y las respuestas de movimiento de los organismos a la estructura del paisaje”, y Ament et al. (2014) lo definió como "el grado en que los paisajes regionales, que abarcan una variedad de tipos de cobertura terrestre natural, seminatural y desarrollada , son propicios para el movimiento de la vida silvestre y para sustentar los procesos ecológicos ". Por lo tanto, aunque ha habido muchas definiciones de conectividad del paisaje durante los últimos 30 años, cada nueva descripción enfatiza un elemento tanto estructural como de comportamiento del concepto de conectividad del paisaje. El componente físico se define por la configuración espacial y temporal de los elementos del paisaje ( forma de relieve , cobertura del suelo y tipos de uso del suelo ), y el componente de comportamiento se define por las respuestas de comportamiento, de organismos y / o procesos, a la disposición física del paisaje. elementos,

Importancia

La pérdida y la fragmentación del hábitat se han vuelto omnipresentes en los paisajes naturales y modificados por el hombre, lo que tiene como resultado consecuencias perjudiciales para las interacciones de las especies locales y la biodiversidad mundial . El desarrollo humano ahora modifica más del 50% del paisaje de la tierra, dejando solo parches de hábitats naturales o seminaturales aislados para los millones de otras especies con las que compartimos este planeta. La pérdida de hábitat natural y las fluctuaciones en los patrones del paisaje es uno de los muchos problemas de la biogeografía y la biología de la conservación. Los patrones de la biodiversidad y las funciones de los ecosistemas están cambiando en todo el mundo, lo que resulta en una pérdida de conectividad e integridad ecológica para toda la red ecológica mundial . La pérdida de conectividad puede influir en individuos, poblaciones y comunidades a través de interacciones dentro de las especies, entre especies y entre ecosistemas. Estas interacciones afectan los mecanismos ecológicos como los flujos de nutrientes y energía, las relaciones depredador-presa, la polinización , la dispersión de semillas , el rescate demográfico, la evitación de la endogamia , la colonización de hábitats desocupados, las interacciones de especies alteradas y la propagación de enfermedades. En consecuencia, la conectividad del paisaje facilita el movimiento de procesos bióticos como el movimiento de animales , la propagación de plantas y el intercambio genético , así como los procesos abióticos como el agua, la energía y el movimiento de materiales dentro y entre ecosistemas.

Tipos de movimiento de animales

Movimientos diarios

Dentro de su área de distribución o territorio, la mayoría de los animales deben moverse diariamente entre múltiples parcelas de hábitat primario para buscar alimento y obtener todos los recursos que necesitan.

Migración

Algunas especies viajan a diferentes lugares durante todo el año para acceder a los recursos que necesitan. Estos movimientos suelen ser predecibles y se deben a cambios en las condiciones ambientales en el sitio de hábitat primario o para facilitar el acceso a las zonas de reproducción . El comportamiento migratorio se observa en animales terrestres, aves y especies marinas, y las rutas que siguen suelen ser las mismas año tras año.

Dispersión

Es el movimiento único en la vida de ciertos individuos de una población a otra con el propósito de reproducirse. Estos intercambios mantienen la diversidad genética y demográfica entre las poblaciones.

Movimiento de perturbación

Es el movimiento impredecible de individuos o poblaciones a nuevos lugares de hábitat adecuado debido a una perturbación ambiental. Las perturbaciones importantes como los incendios, los desastres naturales, el desarrollo humano y el cambio climático pueden afectar la calidad y distribución de los hábitats y hacer necesario el movimiento de especies a nuevas ubicaciones de hábitat adecuado.

Movimiento incidental

Movimiento de especies en áreas que suelen ser utilizadas por humanos. Estos incluyen cinturones verdes , sistemas de senderos recreativos, setos y campos de golf .

Conservación de la conectividad

Preservar o crear la conectividad del paisaje se ha vuelto cada vez más reconocido como una estrategia clave para proteger la biodiversidad, mantener ecosistemas viables y poblaciones de vida silvestre, y facilitar el movimiento y la adaptación de las poblaciones de vida silvestre frente al cambio climático . El grado en que los paisajes están conectados determina la cantidad total de movimiento que tiene lugar dentro y entre las poblaciones locales. Esta conectividad influye en el flujo de genes , la adaptación local , el riesgo de extinción, la probabilidad de colonización y el potencial de los organismos para moverse y adaptarse al cambio climático. Con la pérdida y fragmentación del hábitat que deterioran cada vez más los hábitats naturales, el tamaño y el aislamiento de los fragmentos de hábitat restantes son particularmente críticos para la conservación a largo plazo de la biodiversidad.

Por lo tanto, la conectividad entre estos fragmentos restantes, así como las características de la matriz circundante y la permeabilidad y estructura de los bordes del hábitat son importantes para la conservación de la biodiversidad y afectan la persistencia general, la fuerza y ​​la integridad de las interacciones ecológicas restantes .

Cuantificar la conectividad del paisaje

Dado que la definición de conectividad del paisaje tiene un componente tanto físico como de comportamiento, la cuantificación de la conectividad del paisaje es, en consecuencia, específica para el organismo, el proceso y el paisaje. Según (Wiens & Milne, 1989), el primer paso en el proceso de cuantificación de la conectividad del paisaje es definir el hábitat específico o la red de hábitats de la especie focal y, a su vez, describir los elementos del paisaje desde su punto de vista. El siguiente paso es determinar la escala de la estructura del paisaje tal como la percibe el organismo . Esto se define como la escala a la que la especie responde al conjunto de elementos del paisaje, a través de sus comportamientos de movimiento a gran escala (grano) y a gran escala (extensión). Por último, se determina cómo responde la especie a los diferentes elementos de un paisaje. Esto comprende el patrón de movimiento de las especies basado en reacciones de comportamiento al riesgo de mortalidad de los elementos del paisaje, incluidas las barreras y los bordes del hábitat.

Las redes de paisajes se pueden construir basándose en la relación lineal entre el tamaño del área de distribución de una especie y su distancia de dispersión. Por ejemplo, los mamíferos pequeños tendrán un alcance pequeño y distancias de dispersión cortas y los grandes tendrán un alcance mayor y distancias de dispersión largas. En resumen, esta relación puede ayudar a escalar y construir redes de paisajes basadas en el tamaño del cuerpo de los mamíferos.

Métricas de conectividad

Aunque la conectividad es un concepto intuitivo, no existe una única métrica de conectividad que se utilice de forma constante. Las teorías de la conectividad incluyen la consideración de representaciones binarias de conectividad a través de " corredores " y "vínculos" y representaciones continuas de conectividad, que incluyen la condición binaria como un subconjunto.

Generalmente, las métricas de conectividad se dividen en tres categorías:

  1. Las métricas de conectividad estructural se basan en las propiedades físicas de los paisajes, que incluyen la idea de parches (tamaño, número de parches, distancia promedio entre sí) y perturbación relativa (estructuras humanas como carreteras, parcelación, uso del suelo urbano / agrícola, población humana).
  2. Las métricas de conectividad potencial se basan en la estructura del paisaje, así como en alguna información básica sobre la capacidad de dispersión del organismo de estudio , como la distancia de dispersión promedio o el núcleo de dispersión.
  3. Las métricas de conectividad reales (también llamadas realizadas o funcionales) se miden en función de los movimientos reales de los individuos a lo largo y a lo largo de los contornos de conectividad, incluso entre parches (cuando existan). Esto toma en cuenta el número real de individuos nacidos en diferentes sitios, sus tasas de reproducción y mortalidad durante la dispersión. Algunos autores hacen una distinción adicional basada en el número de individuos que no solo se dispersan entre sitios, sino que también sobreviven para reproducirse.

Software

Normalmente, la forma "natural" de conectividad como propiedad ecológica percibida por los organismos se modela como una superficie continua de permeabilidad, que es el corolario de la perturbación. Esto se puede lograr con la mayoría de los sistemas de información geográfica (SIG) capaces de modelar en formato de cuadrícula / ráster. Un componente crítico de esta forma de modelado es el reconocimiento de que la conectividad y las perturbaciones son percibidas y respondidas de manera diferente por diferentes organismos y procesos ecológicos. Esta variedad de respuestas es una de las partes más desafiantes de intentar representar la conectividad en el modelado espacial. Por lo general, los modelos de conectividad más precisos son para especies / procesos individuales y se desarrollan en función de la información sobre las especies / procesos. Hay poca, y a menudo ninguna, evidencia de que los modelos espaciales, incluidos los descritos aquí, puedan representar la conectividad de las muchas especies o procesos que ocupan muchos paisajes naturales. Los modelos basados ​​en perturbaciones se utilizan como base para las representaciones binarias de conectividad como caminos / corredor / enlaces a través de paisajes que se describen a continuación.

Circuitscape

Circuitscape es un programa de código abierto que utiliza la teoría de circuitos para predecir la conectividad en paisajes heterogéneos para el movimiento individual, el flujo de genes y la planificación de la conservación . La teoría de circuitos ofrece varias ventajas sobre los modelos de conectividad analítica comunes, incluida una base teórica en la teoría de la caminata aleatoria y la capacidad de evaluar las contribuciones de múltiples vías de dispersión. Los paisajes se representan como superficies conductoras, con resistencias bajas asignadas a los hábitats que son más permeables al movimiento o que promueven mejor el flujo de genes, y resistencias altas asignadas a hábitats de dispersión deficiente o barreras de movimiento. Las resistencias efectivas, las densidades de corriente y los voltajes calculados en los paisajes pueden luego relacionarse con los procesos ecológicos, como el movimiento individual y el flujo de genes.

Graphab

Graphab es una aplicación de software dedicada al modelado de redes de paisajes. Se compone de cuatro módulos principales: creación de gráficos, incluida la carga de los datos del paisaje inicial y la identificación de los parches y los enlaces; cálculo de las métricas de conectividad del gráfico; conexión entre el gráfico y el conjunto de datos de puntos exógenos; interfaz visual y cartográfica. Graphab se ejecuta en cualquier computadora que admita Java 1.6 o posterior (PC bajo Linux, Windows, Mac ...). Se distribuye de forma gratuita para uso no comercial.

Ver también

Referencias

enlaces externos