La ecología urbana es el estudio científico de la relación de los organismos vivos entre sí y con su entorno en el contexto de un entorno urbano . El entorno urbano se refiere a entornos dominados por edificios residenciales y comerciales de alta densidad , superficies pavimentadas y otros factores relacionados con la ciudad que crean un paisaje único diferente a los entornos más estudiados en el campo de la ecología . [1]
La ecología urbana es un campo de estudio reciente en comparación con la ecología en su conjunto. Los métodos y estudios de la ecología urbana son similares y comprenden un subconjunto de la ecología. El estudio de la ecología urbana es cada vez más importante porque más del 50% de la población mundial vive en áreas urbanas. [2] Al mismo tiempo, se estima que dentro de los próximos cuarenta años, dos tercios de la población mundial vivirán en centros urbanos en expansión. [3] Los procesos ecológicos en el entorno urbano son comparables a los que están fuera del contexto urbano. Sin embargo, los tipos de hábitats urbanos.y las especies que los habitan están mal documentadas. A menudo, las explicaciones de los fenómenos examinados en el entorno urbano, así como la predicción de cambios debido a la urbanización, son el centro de la investigación científica.
Historia [ editar ]
La ecología se ha centrado históricamente en los entornos naturales "prístinos", pero en la década de 1970 muchos ecologistas comenzaron a centrar su interés en las interacciones ecológicas que tienen lugar en los entornos urbanos, y causadas por estos. El libro de 1977 de Jean-Marie Pelt The Re-Naturalized Human , [4] Brian Davis, publicación de 1978, Urbanización y la diversidad de insectos , [5] y Sukopp et al., Artículo de 1979 "El suelo, la flora y la vegetación de Berlín". tierras baldías. El libro de 1986 de Forman y Godron, Ecología del paisaje [7], distinguió los entornos urbanos y los paisajes de otros paisajes al dividir todos los paisajes en cinco tipos generales. Estos tipos se dividieron por la intensidad de la influencia humana que abarca desde entornos naturalesprístinos hasta centros urbanos .
La ecología urbana es reconocida como un concepto diverso y complejo que difiere en la aplicación entre América del Norte y Europa. El concepto europeo de ecología urbana examina la biota de las áreas urbanas, mientras que el concepto norteamericano ha examinado tradicionalmente las ciencias sociales del paisaje urbano [8] , así como los flujos y procesos de los ecosistemas. [9]
Métodos [ editar ]
Dado que la ecología urbana es un subcampo de la ecología, muchas de las técnicas son similares a la de la ecología. Las técnicas de estudio ecológico se han desarrollado durante siglos, pero muchas de las técnicas utilizadas para la ecología urbana se han desarrollado más recientemente. Los métodos utilizados para estudiar ecología urbana incluyen técnicas químicas y bioquímicas, registro de temperatura, sensores remotos de detección de calor y sitios de investigación ecológica a largo plazo.
Técnicas químicas y bioquímicas [ editar ]
Se pueden usar técnicas químicas para determinar las concentraciones de contaminantes y sus efectos. Las pruebas pueden ser tan simples como sumergir una tira de prueba fabricada, como en el caso de las pruebas de pH, o ser más complejas, como en el caso de examinar la variación espacial y temporal de la contaminación de metales pesados debido a la escorrentía industrial. [10] En ese estudio en particular, los hígados de aves de muchas regiones del Mar del Norte fueron molidos y mercurio.fue extraído Además, el mercurio unido a las plumas se extrajo de aves vivas y de especímenes de museos para evaluar los niveles de mercurio durante muchas décadas. A través de estas dos mediciones diferentes, los investigadores pudieron hacer una imagen compleja de la propagación del mercurio debido a la escorrentía industrial tanto espacial como temporalmente.
Otras técnicas químicas incluyen pruebas de nitratos , fosfatos , sulfatos , etc., que se asocian comúnmente con contaminantes urbanos , como fertilizantes y subproductos industriales. Estos flujos bioquímicos se estudian en la atmósfera (por ejemplo, gases de efecto invernadero ), los ecosistemas acuáticos y la vegetación del suelo . [11] Los efectos de amplio alcance de estos flujos bioquímicos se pueden ver en varios aspectos de los ecosistemas urbanos y rurales circundantes.
Los datos de temperatura y la cartografía de calor [ editar ]
Los datos de temperatura se pueden utilizar para varios tipos de estudios. Un aspecto importante de los datos de temperatura es la capacidad de correlacionar la temperatura con varios factores que pueden estar afectando o ocurriendo en el ambiente. A menudo, los datos de temperatura son recopilados a largo plazo por la Oficina de Investigación Oceánica y Atmosférica (OAR) y se ponen a disposición de la comunidad científica a través de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). [12] Los datos se pueden superponer con mapas de terreno, características urbanas y otras áreas espaciales para crear mapas de calor. Estos mapas de calor se pueden usar para ver las tendencias y la distribución en el tiempo y el espacio. [12] [13]
Teledetección [ editar ]
La detección remota es la técnica mediante la cual los datos se recopilan desde lugares distantes mediante el uso de imágenes satelitales, radaresy fotografías aéreas. En ecología urbana, la detección remota se utiliza para recopilar datos sobre el terreno, los patrones climáticos, la luz y la vegetación. Una aplicación de la detección remota para la ecología urbana es detectar la productividad de un área midiendo las longitudes de onda fotosintéticas de la luz emitida. [14] Las imágenes de satélite también se pueden usar para detectar diferencias en la temperatura y la diversidad del paisaje para detectar los efectos de la urbanización. [13]
LTERs y conjuntos de datos a largo plazo [ editar ]
Los sitios de investigación ecológica a largo plazo (LTER) son sitios de investigación financiados por el gobierno que han recopilado datos confiables a largo plazo durante un período prolongado de tiempo para identificar tendencias climáticas o ecológicas a largo plazo. Estos sitios proporcionan datos temporales y espaciales a largo plazo, como la temperatura promedio, las precipitaciones y otros procesos ecológicos. El principal objetivo de los LTER para los ecólogos urbanos es la recopilación de grandes cantidades de datos durante largos períodos de tiempo. Estos conjuntos de datos a largo plazo se pueden analizar para encontrar tendencias relacionadas con los efectos del entorno urbano en diversos procesos ecológicos, como la diversidad de especies y la abundancia a lo largo del tiempo. [14] Otro ejemplo es el examen de las tendencias de temperatura que se acompañan con el crecimiento de los centros urbanos. [15]
Efectos sobre el medio ambiente urbano [ editar ]
Los seres humanos son la fuerza impulsora de la ecología urbana e influyen en el medio ambiente de diversas maneras, como la modificación de las superficies terrestres y las vías fluviales, la introducción de especies extrañas y la alteración de los ciclos biogeoquímicos. Algunos de estos efectos son más evidentes, como la reversión del río Chicago para acomodar los crecientes niveles de contaminación y el comercio en el río. [16]Otros efectos pueden ser más graduales, como el cambio en el clima global debido a la urbanización. [17]
Modificación de vías y vías navegables [ editar ]
Los seres humanos colocan una gran demanda en la tierra no solo para construir centros urbanos, sino también para construir áreas suburbanas circundantes para viviendas. La tierra también se asigna a la agricultura para sostener la creciente población de la ciudad. Las ciudades en expansión y las áreas suburbanas requieren la correspondiente deforestación para cumplir con los requisitos de uso de suelo y recursos de la urbanización. Los ejemplos clave de esto son la deforestación en los Estados Unidos y Brasil . [18]
Junto con la manipulación de la tierra para satisfacer las necesidades humanas, los recursos hídricos naturales, como los ríos y arroyos, también se modifican en los establecimientos urbanos. La modificación puede venir en forma de presas, canales artificiales e incluso la reversión de los ríos. Revertir el flujo del río Chicago es un ejemplo importante de modificación ambiental urbana. [16] Las áreas urbanas en entornos naturales del desierto a menudo traen agua de áreas lejanas para mantener a la población humana y probablemente tendrán efectos en el clima del desierto local. [14] La modificación de los sistemas acuáticos en áreas urbanas también resulta en una disminución en la diversidad de arroyos y en un aumento de la contaminación. [19]
Comercio, transporte y propagación de especies invasoras [ editar ]
Tanto el transporte marítimo local como el comercio de larga distancia se requieren para satisfacer las demandas de recursos importantes para el mantenimiento de las áreas urbanas. Las emisiones de dióxido de carbono del transporte de bienes también contribuyen a la acumulación de gases de efecto invernadero y depósitos de nutrientes en el suelo y el aire de los entornos urbanos. [11]Además, el envío facilita la propagación involuntaria de organismos vivos y los introduce en entornos en los que no habitarían naturalmente. Especies introducidas o exóticasson poblaciones de organismos que viven en un rango en el que no evolucionaron naturalmente debido a la actividad humana intencional o inadvertida. El aumento del transporte entre los centros urbanos favorece el movimiento incidental de especies animales y vegetales. Las especies exóticas a menudo no tienen depredadores naturales y representan una amenaza importante para la dinámica de las poblaciones ecológicas existentes en el nuevo entorno donde se introducen. Estas especies invasoras son numerosas e incluyen gorriones caseros , faisanes de cuello redondo , estorninos europeos , ratas pardas , carpa asiática , ranas toro americanas , barrenador de ceniza esmeralda , vides kudzu y mejillones cebra.entre muchos otros, sobre todo los animales domesticados. [20] [21] En Australia, se ha encontrado que la eliminación de Lantana ( L. camara , una especie exótica) de los espacios verdes urbanos puede tener, sorprendentemente, impactos negativos en la diversidad de aves a nivel local, ya que proporciona refugios para especies como la soberbia hada (Malurus cyaneus) y silvereye (Zosterops lateralis), en ausencia de equivalentes de plantas nativas. Aunque, parece haber un umbral de densidad en el que demasiada Lantana (por lo tanto, la homogeneidad en la cobertura vegetal) puede llevar a una disminución en la riqueza o abundancia de las especies de aves.
Los efectos humanos en vías biogeoquímicos [ editar ]
La urbanización genera una gran demanda de uso de químicos por parte de la industria, la construcción, la agricultura y los servicios de suministro de energía. Tales demandas tienen un impacto sustancial en los ciclos biogeoquímicos , lo que resulta en fenómenos como la lluvia ácida , la eutrofización y el calentamiento global . [11]Además, los ciclos biogeoquímicos naturales en el entorno urbano se pueden impedir debido a las superficies impermeables que impiden que los nutrientes regresen al suelo, el agua y la atmósfera. [22]
La demanda de fertilizantes para satisfacer las necesidades agrícolas ejercidas por la expansión de los centros urbanos puede alterar la composición química del suelo. Tales efectos a menudo resultan en concentraciones anormalmente altas de compuestos que incluyen azufre, fósforo, nitrógeno y metales pesados. Además, el nitrógeno y el fósforo utilizados en los fertilizantes han causado graves problemas en forma de escorrentía agrícola, lo que altera la concentración de estos compuestos en los ríos y arroyos locales, lo que a menudo produce efectos adversos en las especies nativas. [23] Un efecto bien conocido de la escorrentía agrícola es el fenómeno de la eutrofización. Cuando los productos químicos fertilizantes de la escorrentía agrícola llegan al océano, se produce una floración de algas , que luego desaparece rápidamente. [23]La biomasa de algas muertas se descompone por bacterias que también consumen grandes cantidades de oxígeno, que obtienen del agua, creando una "zona muerta" sin oxígeno para los peces u otros organismos. Un ejemplo clásico es la zona muerta en el Golfo de México debido a la escorrentía agrícola en el río Mississippi .
Así como los contaminantes y las alteraciones en el ciclo biogeoquímico alteran los ecosistemas de los ríos y los océanos, también ejercen efectos en el aire. El smog se deriva de la acumulación de productos químicos y la contaminación y, a menudo, se manifiesta en entornos urbanos, lo que tiene un gran impacto en las plantas y los animales locales. Debido a que los centros urbanos a menudo se consideran fuentes puntuales de contaminación, las plantas locales, como era de esperar, se han adaptado para soportar tales condiciones. [11]
Efectos urbanos sobre el clima [ editar ]
Se ha encontrado que los entornos urbanos y las áreas periféricas exhiben temperaturas locales únicas, precipitación y otra actividad característica debido a una variedad de factores como la contaminación y los ciclos geoquímicos alterados. Algunos ejemplos de los efectos urbanos sobre el clima son la isla de calor urbano , el efecto oasis , los gases de efecto invernadero y la lluvia ácida . Esto agita aún más el debate sobre si las áreas urbanas deben considerarse un bioma único . A pesar de las tendencias comunes entre todos los centros urbanos, el entorno local circundante influye en gran medida en gran parte del clima. Un ejemplo de estas diferencias regionales puede verse a través del efecto de oasis y isla de calor urbano. [15]
Efecto de isla de calor urbano [ editar ]
La isla de calor urbano es un fenómeno en el que las regiones centrales de los centros urbanos exhiben temperaturas medias más altas que las áreas urbanas circundantes. [24] Gran parte de este efecto puede atribuirse al bajo albedo de la ciudad , el poder de reflexión de una superficie y el aumento del área de la superficie de los edificios para absorber la radiación solar. [15] Las superficies de concreto, cemento y metal en áreas urbanas tienden a absorber la energía térmica en lugar de reflejarla, lo que contribuye a elevar las temperaturas urbanas. Brazel et al. [15] encontraron que el efecto de isla de calor urbano demuestra una correlación positiva con la densidad de población en la ciudad de Baltimore. El efecto isla de calor tiene consecuencias ecológicas correspondientes sobre las especies residentes. [11] Sin embargo, este efecto solo se ha visto en climas templados.
Los gases de invernadero [ editar ]
Las emisiones de gases de efecto invernadero incluyen las del dióxido de carbono y el metano de la combustión de combustibles fósiles para suministrar la energía que necesitan las grandes metrópolis urbanas. Otros gases de efecto invernadero incluyen vapor de agua y óxido nitroso . Los aumentos de gases de efecto invernaderodebidos al transporte urbano, la construcción, la industria y otras demandas se han correlacionado fuertemente con el aumento de la temperatura. Las fuentes de metano son las vacas lecheras agrícolas [25] [26] y los vertederos. [27]
La lluvia ácida y la contaminación [ editar ]
Los procesos relacionados con las áreas urbanas dan como resultado la emisión de numerosos contaminantes, que cambian los ciclos de nutrientes correspondientes del carbono, azufre, nitrógeno y otros elementos. [28] Los ecosistemas en y alrededor del centro urbano están especialmente influenciados por estas fuentes puntuales de contaminación. Las altas concentraciones de dióxido de azufre queresultan de las demandas industriales de la urbanización hacen que el agua de lluvia se vuelva más ácida . [29] [30] Se ha encontrado que tal efecto tiene una influencia significativa en las poblaciones afectadas localmente, especialmente en ambientes acuáticos. [30]Los desechos de los centros urbanos, especialmente los grandes centros urbanos en los países desarrollados, pueden impulsar los ciclos biogeoquímicos a escala global. [11]
Entorno urbano como un bioma antropogénico [ editar ]
El entorno urbano ha sido clasificado como un bioma antropogénico , [31] que se caracteriza por el predominio de ciertas especies y las tendencias climáticas, como la isla de calor urbano en muchas áreas urbanas. [1] [7] Losejemplos de especies características de muchos entornos urbanos incluyen gatos, perros, mosquitos, ratas, moscas y palomas, que son todos generalistas. [32] Muchos de estos dependen de la actividad humana y se han adaptado de acuerdo con el nicho creado por los centros urbanos.
La biodiversidad y la urbanización [ editar ]
Hasta ahora, las investigaciones indican que, en pequeña escala, la urbanización a menudo aumenta la biodiversidad de las especies no nativas al tiempo que reduce la de las especies nativas. Esto normalmente resulta en una reducción general de la riqueza de especies y un aumento en la biomasa total y la abundancia de especies. La urbanización también reduce la diversidad a gran escala. [33]
El síndrome de la corriente urbana es un rasgo de la urbanización observado consistentemente caracterizado por una alta concentración de nutrientes y contaminantes, una morfología alterada de la corriente, un mayor predominio de las especies dominantes y una disminución de la biodiversidad [19] [34] Las dos causas principales del síndrome de la corriente urbana son la escorrentía de aguas pluviales y Planta de tratamiento de aguas residuales de efluentes. [11] [34]
Cambios en la diversidad [ editar ]
Normalmente, la diversidad se reduce a niveles de urbanización intermedios-bajos, pero siempre se reduce a niveles de urbanización altos. Estos efectos se han observado en vertebrados e invertebrados, mientras que las especies de plantas tienden a aumentar con niveles de urbanización intermedios-bajos [35] [36] pero estas tendencias generales no se aplican a todos los organismos dentro de esos grupos. Por ejemplo, la revisión de McKinney (2006) [35] no incluyó los efectos de la urbanización en los peces y de los 58 estudios sobre invertebrados, 52 incluyeron insectos, mientras que solo 10 incluyeron arañas. También hay un sesgo geográfico, ya que la mayoría de los estudios tuvieron lugar en América del Norte o Europa.
Los efectos de la urbanización también dependen del tipo y la gama de recursos utilizados por el organismo. [33] [37] [38] Las especies generalistas, aquellas que usan una amplia gama de recursos y pueden prosperar bajo una gran variedad de condiciones de vida, probablemente sobreviven en ambientes uniformes. Las especies especializadas , aquellas que utilizan una gama limitada de recursos y solo pueden hacer frente a una gama limitada de condiciones de vida, es poco probable que hagan frente a entornos uniformes. [37] Es probable que haya un efecto variable en estos dos grupos de organismos, ya que la urbanización altera la uniformidad del hábitat. [35] Sorprendentemente, se ha informado que especies de plantas en peligro de extinción se encuentran en una amplia gama de ecosistemas urbanos, muchos de los cuales son ecosistemas novedosos.[39]
Causa del cambio diversidad [ editar ]
El entorno urbano puede disminuir la diversidad mediante la eliminación de hábitats y la homogeneización de especies , la creciente similitud entre dos comunidades biológicas previamente distintas. La degradación del hábitat y la fragmentación del hábitat [38] reducen la cantidad de hábitat adecuado por el desarrollo urbano y separa los parches adecuados por terrenos inhóspitos como carreteras , vecindarios y parques abiertos. [40]Aunque este reemplazo de hábitat adecuado con hábitat inadecuado resultará en extinciones de especies nativas, se puede crear artificialmente un refugio y promover la supervivencia de especies no nativas (por ejemplo , gorrión ynidos de ratones ). [33] La urbanización promueve la homogeneización de especies a través de la extinción de especies endémicas nativas y la introducción de especies no nativas que ya tienen una abundancia generalizada. [33] Los cambios en el hábitat pueden promover tanto la extinción de especies endémicas nativas como la introducción de especies no nativas. [41] Los efectos del cambio de hábitat probablemente serán similares en todos los entornos urbanos, ya que los entornos urbanos están construidos para satisfacer las necesidades de los humanos. [33]
El entorno urbano también puede aumentar la diversidad de varias maneras. Muchos organismos extraños se introducen y dispersan de forma natural o artificial en las zonas urbanas. Las introducciones artificiales pueden ser intencionales, donde los organismos tienen algún tipo de uso humano, o accidentales, donde los organismos se adhieren a los vehículos de transporte . [33] Los seres humanos proporcionan fuentes de alimentos (p . Ej., Comederos para pájaros , basura, compost de jardín ) [35] y reducen el número de grandes depredadoresnaturales en entornos urbanos, [38]permitir el apoyo de grandes poblaciones donde los alimentos y la depredación normalmente limitarían el tamaño de la población. Existe una variedad de diferentes hábitats disponibles dentro del entorno urbano como resultado de las diferencias en el uso de la tierra [35] que permiten el apoyo de más especies que por hábitats más uniformes.
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