Ecología urbana

 

La ecología urbana es el estudio científico de la relación de los organismos vivos entre sí y sus alrededores en el contexto de un entorno urbano. El ambiente urbano se refiere a ambientes dominados por edificios residenciales y comerciales de alta densidad, superficies pavimentadas y otros factores urbanos que crean un paisaje único diferente de la mayoría de los ambientes previamente estudiados en el campo de la ecología. Pero mejor tratados en la Ecología Urbana

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 zonas urbanas. Se abordan temas tales como el calentamiento global, el reciclaje, energías renovables y cuidado del medio ambiente, entre otros temas

Al mismo tiempo, se estima que dentro de los próximos cuarenta años, dos tercios de la población mundial vivirá en centros urbanos en expansión. Los procesos ecológicos en el ambiente 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 los cambios debido a la urbanización son el centro de la investigación científica.

Historia de la Ecología Urbana

La ecología se ha centrado históricamente en ambientes naturales, pero en la década de 1970 muchos ecologistas comenzaron a convertir su interés hacia las interacciones ecológicas que tienen lugar en los entornos urbanos. Jean-Marie Pelt con su libro de 1977 The Re-Naturalized Human, Brian Davis 1978 con su publicación Urbanization and the diversity of insects, y Sukopp et al.’s 1979 el artículo “The soil, flora and vegetation of Berlin’s wastelands“.

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Son algunas de las primeras publicaciones que reconocen la importancia de la ecología urbana como una forma distinta de ecología. De la misma manera que se podría considerar la ecología del paisaje como diferente de la ecología de la población. El libro de Forman y Godron de 1986, Landscape Ecology distinguía por primera vez los paisajes y los entornos urbanos de otros paisajes dividiendo todos ellos en cinco amplios tipos. Estos fueron divididos por la intensidad de la influencia humana que varía de entornos naturales a centros urbanos.

La ecología urbana es reconocida como un concepto diverso y complejo que difiere en su aplicación entre América del Norte y Europa. El concepto europeo de ecología urbana examina la biota de las zonas urbanas, mientras que el concepto norteamericano ha examinado tradicionalmente las ciencias sociales del paisaje urbano, así como los flujos y procesos del ecosistema.

Métodos de ecología urbana

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 a lo largo de siglos. Pero muchas de las técnicas utilizadas para la ecología urbana se han desarrollado más recientemente. Los métodos utilizados para estudiar la ecología urbana implican técnicas químicas y bioquímicas, registro de temperatura, cartografía por calor, teledetección y sitios de investigación ecológica a largo plazo.

Técnicas químicas y bioquímicas de la ecología urbana

Se pueden utilizar 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 la prueba de pH, o ser más complejas, como en el caso de examinar la variación espacial y temporal de la contaminación por metales pesados debido a la escorrentía industrial.

En ese estudio en particular, los hígados de aves de muchas regiones del Mar del Norte fueron molidos y se extrajo mercurio de ellos. Además, se extrajeron mercurio en plumas de aves vivas y de especímenes de museo para probar los niveles de mercurio a lo largo de muchas décadas. A través de estas dos mediciones diferentes, los investigadores fueron capaces de hacer una imagen compleja de la propagación del mercurio debido a la escorrentía industrial espacial y temporalmente.

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Otras técnicas químicas incluyen pruebas de nitratos, fosfatos, sulfatos, etc. que se asocian comúnmente con contaminantes urbanos tales 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. Los efectos de amplio alcance de estos flujos bioquímicos se pueden ver en varios aspectos de los ecosistemas rurales urbanos y circundantes.

Datos de temperatura y mapeo de calor en la Ecología urbana

Los datos de temperatura se pueden utilizar para diversos tipos de estudios. Un aspecto importante de los datos de temperatura es la capacidad de correlacionar la temperatura con diversos factores que pueden estar afectando o que ocurren en el ambiente. A menudo, la Oficina de Investigaciones Oceánicas y Atmosféricas (OAR por sus sigla en ingles) recopila datos de temperatura a largo plazo y los pone a disposición de la comunidad científica a través de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en ingles). Los datos pueden ser superpuestos con mapas de terreno, características urbanas y otras áreas espaciales para crear mapas de calor. Estos mapas de calor se pueden utilizar para ver las tendencias y la distribución en el tiempo y el espacio.

Teledetección en la Ecología urbana

La teledetección es la técnica en la que se recopilan datos desde ubicaciones lejanas mediante el uso de imágenes satelitales, radar y fotografías aéreas. En ecología urbana, la teledetección se utiliza para recopilar datos sobre el terreno, los patrones climáticos, la luz y la vegetación. Una aplicación de la teledetección para la ecología urbana es detectar la productividad de un área midiendo las longitudes de onda fotosintéticas de la luz emitida. Las imágenes satelitales también se pueden utilizar para detectar diferencias en la temperatura y la diversidad del paisaje para detectar los efectos de la urbanización.

LTERs y conjuntos de datos a largo plazo

Los sitios de investigación ecológica a largo plazo (LTER, por sus siglas en inglés -Long-term ecological research). Son sitios de investigación financiados por el gobierno que han recopilado datos fiables a largo plazo durante un largo período de tiempo para identificar tendencias climáticas o ecológicas a largo plazo.

Estos sitios proporcionan datos temporales y espaciales a largo plazo tales como temperatura media, lluvia y otros procesos ecológicos. El objetivo principal de los LTER para los ecologistas urbanos es la recopilación de grandes cantidades de datos durante largos períodos de tiempo. A continuación se pueden analizar estos conjuntos de datos a largo plazo para encontrar tendencias relacionadas con los efectos del entorno urbano sobre diversos procesos ecológicos. Como la diversidad de especies y la abundancia en el tiempo. Otro ejemplo es el examen de las tendencias de la temperatura que se acompañan con el crecimiento de los centros urbanos.

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Efectos urbanos sobre el medio ambiente

Los seres humanos son la fuerza motriz detrás de la ecología urbana e influyen en el medio ambiente en una variedad de formas, como la modificación de las superficies terrestres y vías navegables, la introducción de especies extranjeras y la alteración de los ciclos biogeoquímicos. Algunos de estos pueden ser más graduales tales como el cambio en el clima global debido a la urbanización.

Modificación de la tierra y las vías navegables

Los seres humanos ponen una gran demanda en la tierra no sólo para construir centros urbanos, sino también para construir áreas suburbanas circundantes para la vivienda. La tierra también se destina a la agricultura para sostener la creciente población de la ciudad. La expansión de las ciudades y áreas suburbanas requiere la correspondiente deforestación para satisfacer las necesidades de uso de la tierra y los recursos de la urbanización. Ejemplos clave de esto son la deforestación en varios países que año con año se lleva a cabo.

Junto con la manipulación de la tierra para satisfacer las necesidades humanas, los recursos naturales de agua como ríos y arroyos también se modifican en los establecimientos urbanos. La modificación puede venir en forma de presas, canales artificiales, e incluso la inversión de los ríos. Invertir el flujo del río Chicago es un ejemplo importante de modificación ambiental urbana. Las áreas urbanas en entornos naturales desérticos a menudo traen agua desde zonas lejanas para mantener la población humana y probablemente tendrán efectos en el clima del desierto local. La modificación de los sistemas acuáticos en las zonas urbanas también da como resultado una disminución de la diversidad de las corrientes y una mayor contaminación.

Comercio, envío y propagación de especies invasoras

Tanto el transporte marítimo local como el comercio de larga distancia son necesarios para satisfacer las demandas de recursos importantes en el mantenimiento de las áreas urbanas. Las emisiones de dióxido de carbono del transporte de mercancías también contribuyen a la acumulación de gases de efecto invernadero y depósitos de nutrientes en el suelo y el aire de los entornos urbanos. Además, el transporte facilita la propagación no intencional de los organismos vivos, y los introduce en entornos que no habitarían naturalmente.

Especies introducidas o exóticas son poblaciones de organismos que viven en un rango en el que no evolucionan naturalmente debido a una 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 sustancial a la dinámica de las poblaciones ecológicas existentes en el nuevo entorno donde se introducen. Tales especies invasoras son numerosas e incluyen gorriones de casa, faisanes de cuello anillado, estorninos europeos, ratas marrones entre muchos otros, sobre todo los animales domesticados.

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Efectos humanos en las vías biogeoquímicas

La urbanización da lugar a una gran demanda de uso de productos 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. Además, los ciclos biogeoquímicos naturales en el ambiente urbano pueden ser impedidos debido a las superficies impermeables que evitan que los nutrientes vuelvan al suelo, al agua y a la atmósfera.

Teoría de la Ecología Urbana

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 dan lugar a concentraciones anormalmente altas de compuestos incluyendo 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. Y que a menudo da lugar a efectos adversos en las especies nativas. Un efecto bien conocido del escurrimiento agrícola es el fenómeno de la eutrofización.

Cuando los fertilizantes químicos de la escorrentía agrícola llegan al océano, se produce una floración de algas, luego muere  rápidamente. 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 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 fluviales y oceánicos, ejercen también efectos en el aire. El smog se deriva de la acumulación de sustancias químicas y la contaminación. Se manifiesta a menudo en los entornos urbanos, que tiene un gran impacto en las plantas y animales locales. Debido a que los centros urbanos son a menudo considerados fuentes puntuales de contaminación, no es sorprendente que las plantas locales se hayan adaptado para soportar tales condiciones.

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Efectos urbanos sobre el clima

Los ambientes urbanos y las áreas periféricas se han encontrado para exhibir las temperaturas locales únicas, la precipitación y la otra actividad característica debido a una variedad de factores tales como contaminación y ciclos geoquimicos alterados. Algunos ejemplos de los efectos urbanos sobre el clima son la isla de calor urbana, 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 fuertemente gran parte del clima. Un ejemplo de las diferencias regionales se puede ver a través de la isla de calor urbana y efecto oasis.

Efecto de isla de calor urbana

La isla de calor urbana es un fenómeno en el que las regiones centrales de los centros urbanos exhiben temperaturas medias más altas que las zonas urbanas circundantes. Gran parte de este efecto puede atribuirse al bajo albedo de la ciudad, al poder reflectante de una superficie y a la mayor superficie de los edificios para absorber la radiación solar. Las superficies de hormigón, cemento y metal en las zonas urbanas tienden a absorber la energía calorífica en lugar de reflejarla, contribuyendo a elevar las temperaturas urbanas. Brazel et al. encontró que el efecto de la isla de calor urbana demuestra una correlación positiva con la densidad de población en la ciudad de Baltimore. El efecto isla de calor tiene las correspondientes consecuencias ecológicas en las especies residentes. Sin embargo, este efecto sólo se ha visto en climas templados.

Gases de efecto invernadero

Las emisiones de gases de efecto invernadero incluyen las de dióxido de carbono y metano de la combustión de combustibles fósiles para suministrar la energía necesaria para las grandes metrópolis urbanas. Otros gases de efecto invernadero incluyen el vapor de agua y el óxido nitroso. El aumento de los gases de efecto invernadero debido 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 y los vertederos.

La lluvia ácida y la contaminación

Los procesos relacionados con las áreas urbanas resultan en la emisión de numerosos contaminantes, que cambian los ciclos de nutrientes correspondientes de carbono, azufre, nitrógeno y otros elementos. Los ecosistemas alrededor del centro urbano están especialmente influenciados por estas fuentes puntuales de contaminación. Las altas concentraciones de dióxido de azufre resultantes de las demandas industriales de la urbanización hacen que el agua de lluvia se vuelva más ácida.

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Se ha encontrado que un efecto de este tipo tiene una influencia significativa en las poblaciones localmente afectadas, especialmente en los ambientes acuáticos. Los desechos de los centros urbanos, especialmente los grandes centros urbanos de los países desarrollados, pueden impulsar los ciclos biogeoquímicos a escala mundial.

El ambiente urbano como bioma antropogénico

El medio ambiente urbano ha sido clasificado como un bioma antropogénico, que se caracteriza por el predominio de ciertas especies y las tendencias climáticas como la isla de calor urbana en muchas zonas urbanas. Ejemplos de especies características de muchos ambientes urbanos incluyen, gatos, perros, mosquitos, ratas, moscas y palomas, que son todos generalistas. Muchos de ellos dependen de la actividad humana y se han adaptado al nicho creado por los centros urbanos.

Biodiversidad y urbanización

Las investigaciones realizadas hasta la fecha indican que, a pequeña escala, la urbanización a menudo aumenta la biodiversidad de las especies no autóctonas y reduce la de las especies nativas. Esto normalmente resulta en una reducción general en la riqueza de especies y en el aumento de la biomasa total y la abundancia de especies. La urbanización también reduce la diversidad a gran escala.

El Síndrome de corriente Urbana es un rasgo observado consistentemente de la urbanización, que se caracteriza por alta concentración de nutrientes y de contaminantes, alteración de la morfología corriente, el aumento de la dominancia de las especies dominantes, y la disminución de la biodiversidad. Las dos causas principales del síndrome de corriente urbana son la escorrentía de aguas pluviales y efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Cambios en la diversidad

La diversidad se reduce normalmente a niveles de urbanización intermedios-bajos, pero siempre se reduce a niveles altos de urbanización. Estos efectos se han observado en vertebrados e invertebrados, mientras que las especies de plantas tienden a aumentar con niveles intermedios y bajos de urbanización, pero estas tendencias generales no se aplican a todos los organismos dentro de esos grupos. Por ejemplo, la revisión de McKinney no incluyó los efectos de la urbanización en los peces y de los 58 estudios sobre invertebrados. 52 incluyeron insectos, mientras que sólo 10 incluyeron arañas. También hay un sesgo geográfico, ya que la mayoría de los estudios se llevaron a cabo en América del Norte o Europa.

Los efectos de la urbanización también dependen del tipo y rango de recursos utilizados por el organismo. Las especies generalistas, aquellas que utilizan una amplia gama de recursos y pueden prosperar bajo una amplia gama de condiciones de vida, probablemente sobrevivirán en entornos uniformes.

Es improbable que las especies especializadas, aquellas que utilizan una estrecha gama de recursos y sólo pueden hacer frente a una estrecha gama de condiciones de vida, se enfrentan a ambientes uniformes. Probablemente habrá un efecto variable en estos dos grupos de organismos, ya que la urbanización altera la uniformidad del hábitat.

Causa del cambio de diversidad

El medio ambiente urbano puede disminuir la diversidad a través de la eliminación del hábitat y la homogeneización de las especies – la creciente similitud entre dos comunidades biológicas previamente distintas. La degradación del hábitat y la fragmentación del hábitat reducen la cantidad de hábitat adecuado mediante el desarrollo urbano. Y separan parcelas adecuadas por terrenos inhóspitos como caminos, barrios y parques abiertos. A pesar de que esta sustitución de hábitat adecuado con el hábitat inadecuado. Dará lugar a la extinción de especies nativas, un refugio pueden ser creados artificialmente y promover la supervivencia de especies no nativas (por ejemplo, gorrión común y casa nidos de ratones).

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. Los cambios en el hábitat pueden promover tanto la extinción de especies endémicas nativas como la introducción de especies no nativas. Los efectos del cambio en el hábitat probablemente serán similares en todos los ambientes urbanos, ya que los entornos urbanos están construidos para satisfacer las necesidades de los seres humanos.

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El entorno urbano también puede aumentar la diversidad de varias maneras. Muchos organismos extraños se introducen y dispersan natural o artificialmente en las zonas urbanas. Las introducciones artificiales pueden ser intencionales, donde los organismos tienen alguna forma de uso humano o accidental. Donde los organismos se adhieren a los vehículos de transporte.

Los seres humanos proporcionan fuentes de alimento (ejemplo; semillas del comedero de pajaros, basura, composta del jardín). Reducen el número de depredadores naturales grandes en ambientes urbanos. Permitiendo que se apoyen grandes poblaciones donde la alimentación y la depredación normalmente limitarían el tamaño de la población. Hay una variedad de diferentes hábitats disponibles dentro del ambiente urbano como resultado de las diferencias en el uso de la tierra. Permitiendo que más especies sean apoyadas que por hábitats más uniformes.

Ingeniería civil y sostenibilidad

Las ciudades deben ser planificadas y construidas de tal manera que se minimicen los efectos urbanos en el medio ambiente circundante (isla de calor urbana, precipitaciones, etc.). Así como la optimización de la actividad ecológica. Por ejemplo, el aumento del albedo, o poder de reflexión, de las superficies en las áreas urbanas, puede minimizar la isla de calor urbana. Resultando en una menor magnitud del efecto de la isla de calor urbana en las zonas urbanas. Al minimizar estas tendencias de temperatura anormal y otras, la actividad ecológica probablemente se mejoraría en el entorno urbano.

Necesidad de remediación

De hecho, la urbanización ha tenido un profundo efecto sobre el medio ambiente, tanto a escala local como global. Las dificultades para construir de manera activa el corredor del hábitat y devolver los ciclos biogeoquímicos a lo normal plantean la cuestión de si tales objetivos son factibles. Sin embargo, algunos grupos están trabajando para devolver áreas de tierra afectadas por el paisaje urbano a un estado más natural. Esto incluye el uso de la arquitectura del paisaje para modelar sistemas naturales y restaurar los ríos a los estados pre-urbanos.

Sustentabilidad

Con la demanda cada vez mayor de recursos necesarios por la urbanización, las campañas recientes para avanzar hacia el consumo sostenible de energía y recursos, tales como la certificación LEED (Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental)de edificios, electrodomésticos con certificación Energy Star y vehículos de cero emisiones, han ganado impulso. La sostenibilidad refleja técnicas y consumo que garantizan un uso razonablemente bajo de los recursos como componente de la ecología urbana. Técnicas como la recaptura de carbono también pueden usarse para secuestrar los compuestos de carbono producidos en los centros urbanos, emitiendo continuamente más gas de efecto invernadero.

Conclusión de la Ecología Urbana

La urbanización da lugar a una serie de efectos locales y de largo alcance sobre la diversidad biológica, los ciclos biogeoquímicos, la hidrología y el clima, entre muchas otras tensiones. Muchos de estos efectos no se entienden completamente, ya que la ecología urbana ha surgido recientemente como una disciplina científica y aún queda mucho por hacer. Las investigaciones sobre ciudades fuera de Estados Unidos y Europa siguen siendo limitadas. Las observaciones sobre el impacto de la urbanización en la biodiversidad y las interacciones entre especies son consistentes en muchos estudios. Pero todavía no se han establecido mecanismos definitivos. La ecología urbana constituye un subcampo importante y altamente relevante de la ecología, y se debe seguir estudiando para comprender mejor los efectos de las áreas urbanas humanas sobre el medio ambiente.

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