La ecología forestal es el estudio científico de los patrones, procesos, flora , fauna , hongos y ecosistemas interrelacionados en los bosques . [1] La gestión de los bosques se conoce como silvicultura , silvicultura y manejo forestal . Un ecosistema forestal es una unidad forestal natural que consiste en todas las plantas, animales y microorganismos ( componentes bióticos ) en esa área que funcionan junto con todos los factores físicos no vivos ( abióticos ) del medio ambiente. [2]
Los bosques desempeñan un papel de enorme importancia en el ecosistema global . Los bosques producen aproximadamente el 28% del oxígeno de la Tierra (la gran mayoría es creado por el plancton oceánico), [3] también sirven como hogar para millones de personas, y miles de millones dependen de los bosques de alguna manera. Asimismo, una gran proporción de las especies animales del mundo viven en los bosques. Los bosques también se utilizan con fines económicos, como combustible y productos de madera. Por lo tanto, la ecología forestal tiene un gran impacto en toda la biosfera y las actividades humanas que se sustentan en ella. [4]
Los bosques se estudian en varios niveles organizativos, desde el organismo individual hasta el ecosistema. Sin embargo, como el término bosque connota un área habitada por más de un organismo , la ecología forestal se concentra con mayor frecuencia en el nivel de población , comunidad o ecosistema. Lógicamente, los árboles son un componente importante de la investigación forestal, pero la amplia variedad de otras formas de vida y componentes abióticos en la mayoría de los bosques significa que otros elementos, como la vida silvestre o los nutrientes del suelo , también son componentes cruciales. [5]
La ecología forestal comparte características y enfoques metodológicos con otras áreas de la ecología de plantas terrestres , sin embargo, la presencia de árboles hace que los ecosistemas forestales y su estudio sean únicos en muchos sentidos debido al potencial para una amplia variedad de estructuras forestales creadas por el tamaño y la altura excepcionalmente grandes de los árboles en comparación con otras plantas terrestres. [ cita requerida ]
La patología forestal es la investigación de enfermedades bióticas y abióticas que afectan la salud de un ecosistema forestal , principalmente hongos patógenos y sus insectos vectores . [6] [7] Es un subcampo de la silvicultura y la patología vegetal .
La patología forestal forma parte del enfoque más amplio de la protección forestal .
Los insectos, las enfermedades y los fenómenos meteorológicos extremos dañaron alrededor de 40 millones de hectáreas de bosques en 2015, principalmente en las zonas templadas y boreales. [8],_1970%E2%80%932014.svg/1280px-Overall_decline_in_a_forest-specialist_index_for_268_forest_vertebrate_species_(455_populations),_1970%E2%80%932014.svg.png)
Como los árboles pueden crecer más que otras formas de vida vegetal, existe el potencial para una amplia variedad de estructuras forestales (o fisonomías). El número infinito de posibles disposiciones espaciales de árboles de diferentes tamaños y especies da lugar a un microambiente muy complejo y diverso en el que las variables ambientales como la radiación solar , la temperatura, la humedad relativa y la velocidad del viento pueden variar considerablemente en distancias grandes y pequeñas. Además, una proporción importante de la biomasa de un ecosistema forestal se encuentra a menudo bajo tierra, donde la estructura del suelo, la calidad y cantidad del agua y los niveles de diversos nutrientes del suelo pueden variar enormemente. [10] Por lo tanto, los bosques son a menudo entornos muy heterogéneos en comparación con otras comunidades vegetales terrestres . Esta heterogeneidad, a su vez, puede permitir una gran biodiversidad de especies tanto de plantas como de animales. Algunas estructuras, como los helechos arborescentes, pueden ser especies clave para una amplia gama de otras especies. [11]
Varios factores dentro del bosque afectan la biodiversidad; los principales factores que mejoran la abundancia de vida silvestre y la biodiversidad fueron la presencia de diversas especies de árboles dentro del bosque y la ausencia de un manejo uniforme de la madera . [12] Por ejemplo, el pavo salvaje prospera cuando existen alturas desiguales y variaciones en el dosel y su número se reduce con el manejo uniforme de la madera.
Las técnicas de gestión forestal que imitan eventos de perturbaciones naturales (forestería de retención variable [13] ) pueden permitir que la diversidad de la comunidad se recupere rápidamente para una variedad de grupos, incluidos los escarabajos. [14]
Los bosques tropicales son algunos de los ecosistemas más diversos del mundo. [15] Aunque hay muchas especies de árboles diferentes presentes por acre de bosque, muchas comparten apariencias similares debido a las presiones ambientales similares. [15] [16] Algunos de estos rasgos compartidos, que poseen muchos árboles tropicales, incluyen hojas gruesas y coriáceas que son alargadas y ovaladas con nervaduras centrales y puntas de goteo . [15] [16] Estas adaptaciones ayudan a drenar rápidamente el agua de las hojas, probablemente para ayudar a prevenir el crecimiento de algas o líquenes [15] y evitar que el agua refleje la luz del sol o restrinja la transpiración . [16] Comúnmente, los árboles tropicales tienen grandes raíces de contrafuerte en árboles más grandes y raíces zancudas en árboles de tamaño mediano que ayudan a sostener sus estructuras altas y verticales en el suelo poco profundo y húmedo. [15] [16] Los bosques tropicales crecen muy densamente debido a las fuertes lluvias y la temporada de crecimiento durante todo el año. Esto crea competencia por la luz, lo que hace que muchos árboles crezcan muy altos, bloqueando la mayor parte o la totalidad de la luz que llega al suelo del bosque . [15] Debido a esto, el dosel exhibe capas estratificadas distintas desde los árboles más altos hasta los árboles de medio dosel apretados que se encuentran debajo. [15] Debido a la poca luz en el suelo del bosque, hay una población diversa de epífitas , un tipo de planta que crece en los árboles del dosel, en lugar del suelo, para acceder a una mejor luz. Muchas vides utilizan una táctica similar, sin embargo, se arraigan en el suelo, creciendo por los árboles para alcanzar la luz. [15] La fauna de los bosques tropicales también muestra muchas adaptaciones únicas para llenar varios nichos . Estas adaptaciones las poseen diferentes especies según dónde se encuentren. [15] Por ejemplo, hay animales de aspecto similar en las selvas tropicales de América del Sur y África que comparten nichos ecológicos, sin embargo, los mamíferos de América del Sur son roedores mientras que los africanos son ungulados . Esto demuestra claramente la evolución convergente entre las especies que se encuentran en entornos de bosques tropicales. [15]
Las coníferas tienen rasgos únicos que las hacen especialmente adaptadas a condiciones duras, incluido el frío, la sequía, el viento y la nieve. [16] Sus hojas tienen una capa de cera y están llenas de resina para ayudar a prevenir la pérdida de humedad, esto las hace desagradables para los animales y de descomposición lenta . Esta hojarasca crea un suelo forestal ácido que es distinto al de los bosques de coníferas. [16] Debido a los tipos de hojas que poseen las coníferas, enfrentan el problema de la pérdida de nutrientes del suelo; este problema se resuelve a través de la simbiosis micorrízica con hongos que ayudan a transportar los nutrientes limitados a los árboles a cambio de azúcares . [16] Algunas coníferas son incapaces de sobrevivir sin hongos micorrízicos. [16] La mayoría de las coníferas también son de hoja perenne , lo que les permite aprovechar las cortas temporadas de crecimiento de sus respectivos entornos. [16] Su estructura delgada y cónica las ayuda a soportar fuertes vientos sin ser derribadas. [16] La forma estereotípicamente cónica de las coníferas ayuda a evitar que grandes cantidades de nieve se acumulen en sus ramas y las rompan. [15] Debido a los duros entornos en los que se encuentran comúnmente los bosques de coníferas, la diversidad es limitada tanto en especies vegetales como animales. Los climas más fríos limitan el número de especies de reptiles y anfibios que pueden sobrevivir. [16] Las especies que se encuentran más comúnmente en los bosques de coníferas son mamíferos , incluidos grandes herbívoros como alces y wapitíes , depredadores como osos y lobos , junto con algunas especies más pequeñas como conejos , zorros y visones . También hay una variedad de especies de aves migratorias y algunas aves rapaces como búhos y halcones . [16] Los bosques de coníferas contienen una variedad de valiosos árboles para pulpa y madera, lo que los convierte en algunos de los ecosistemas económicamente más importantes. [16] También han sido buscados históricamente para el comercio de pieles debido a las especies animales que los habitan. [16]
En los bosques, los árboles y arbustos a menudo sirven como plantas nodrizas que facilitan el establecimiento y el crecimiento de plántulas de plantas del sotobosque. El dosel forestal protege a las plantas jóvenes del sotobosque de temperaturas extremas y condiciones secas. [17]
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Una interacción importante en los ecosistemas forestales es la red micorrízica , que consiste en hongos y plantas que comparten relaciones simbióticas . [18] Se ha demostrado que las redes micorrízicas aumentan la absorción de nutrientes importantes, especialmente los que se dispersan lentamente en el suelo como el fósforo . [19] La fina hifa del micelio puede llegar más lejos en el suelo que las raíces de la planta, lo que le permite acceder mejor al fósforo y al agua. [19] La red micorrízica también puede transportar agua y nutrientes entre plantas. [20] Estas interacciones pueden ayudar a proporcionar resistencia a la sequía a sus plantas simbióticas, ayudándolas a protegerse durante la progresión del cambio climático . [19] Sin embargo, se ha demostrado que el beneficio de las redes micorrízicas varía mucho según la especie de planta y la disponibilidad de nutrientes. El beneficio de las plantas del hongo micorrízico disminuye a medida que aumenta la densidad de nutrientes, porque la pérdida de azúcares de las plantas cuesta más que el beneficio que reciben. [18] Si bien muchas plantas dependen de la simbiosis micorrízica, no todas poseen esta capacidad, y se ha demostrado que las que no la poseen se ven afectadas negativamente por la presencia de hongos micorrízicos. [18]
El potencial ecológico de una especie en particular es una medida de su capacidad para competir eficazmente en un área geográfica dada, por delante de otras especies, ya que todas ellas tratan de ocupar un espacio natural. Para algunas áreas se ha cuantificado, por ejemplo, por Hans-Jürgen Otto, para Europa central. [21] Toma tres grupos de parámetros:
Cada parámetro se puntúa entre 0 y 5 para cada especie considerada, y luego se calcula un valor medio global. Un valor superior a 3,5 se considera alto, inferior a 3,0 bajo y intermedio para los intermedios. En este estudio, Fagus sylvatica tiene una puntuación de 3,82, Fraxinus excelsior 3,08 y Juglans regia 2,92; y son ejemplos de las tres categorías.
Los bosques acumulan grandes cantidades de biomasa en pie y muchos son capaces de acumularla a un ritmo elevado, es decir, son altamente productivos. Estos altos niveles de biomasa y las altas estructuras verticales representan grandes reservas de energía potencial que se pueden convertir en energía cinética en las circunstancias adecuadas. [ cita requerida ]
Los bosques del mundo contienen alrededor de 606 gigatoneladas de biomasa viva (sobre y bajo el suelo) y 59 gigatoneladas de madera muerta. [22]
Dos de estas conversiones de gran importancia son los incendios y las caídas de árboles , que alteran radicalmente la biota y el entorno físico donde se producen. Además, en los bosques de alta productividad, el rápido crecimiento de los propios árboles induce cambios bióticos y ambientales, aunque a un ritmo más lento y con menor intensidad que las perturbaciones relativamente instantáneas como los incendios.
Los árboles forestales almacenan grandes cantidades de agua debido a su gran tamaño y a sus características anatómicas y fisiológicas. Por lo tanto, son importantes reguladores de los procesos hidrológicos, especialmente los que involucran la hidrología de las aguas subterráneas y los patrones locales de evaporación y lluvia/nevada . [23]
Se estima que 399 millones de ha de bosque están destinadas principalmente a la protección del suelo y el agua, lo que supone un aumento de 119 millones de ha desde 1990. [22]
Por lo tanto, los estudios ecológicos forestales a veces están estrechamente alineados con los estudios meteorológicos e hidrológicos en los estudios de planificación de recursos o ecosistemas regionales. Tal vez lo más importante es que la hojarasca o la hojarasca pueden formar un importante depósito de almacenamiento de agua. Cuando esta hojarasca se elimina o se compacta (a través del pastoreo o el uso excesivo por parte de los humanos), se exacerban la erosión y las inundaciones, así como la privación de agua en la estación seca para los organismos forestales.
El material leñoso, a menudo denominado restos leñosos gruesos , se descompone con relativa lentitud en muchos bosques en comparación con la mayoría de los demás materiales orgánicos , debido a una combinación de factores ambientales y la química de la madera (véase lignina ). [24] Los árboles que crecen en entornos áridos y/o fríos lo hacen con especial lentitud. Por tanto, los troncos y las ramas de los árboles pueden permanecer en el suelo del bosque durante largos periodos, lo que afecta a aspectos como el hábitat de la vida silvestre , el comportamiento del fuego y los procesos de regeneración de los árboles .
Algunos árboles dejan tras de sí esqueletos inquietantes tras su muerte. En realidad, estas muertes son muy pocas en comparación con la cantidad de muertes de árboles que pasan desapercibidas. Se pueden producir miles de plántulas de un solo árbol, pero solo unas pocas pueden llegar a la madurez. [25] La mayoría de esas muertes se deben a la competencia por la luz, el agua o los nutrientes del suelo; esto se denomina aclareo natural. Las muertes singulares causadas por el aclareo natural pasan desapercibidas, pero muchas de ellas pueden ayudar a formar ecosistemas forestales. [25] Hay cuatro etapas en la regeneración del bosque después de una perturbación: la fase de establecimiento, que es el aumento rápido de plántulas; la fase de aclareo, que ocurre después de que se forma un dosel y las plántulas cubiertas por él mueren; la fase de transición, que ocurre cuando un árbol del dosel muere y crea una bolsa de luz que da a las nuevas plántulas la oportunidad de crecer; y, por último, la fase de estado estable, que ocurre cuando el bosque tiene árboles de diferentes tamaños y edades. [25]
Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY-SA 3.0 (declaración de licencia/permiso). Texto tomado de la Evaluación de los recursos forestales mundiales 2020: conclusiones clave, FAO, FAO.
