Analysis of Ecological Systems: Methodology, Dynamics & Management

 

Descripción:

El objetivo principal del grupo es el análisis del funcionamiento de los sistemas ecológicos con una amplia perspectiva de investigación teórica básica, desarrollo metodológico e investigación aplicada a la gestión. Inició su andadura como grupo de “Dinámica de Sistemas Ecológicos” en 1987 con el Prof. Francisco J. Acosta, en colaboración con los profesores Jose Manuel Serrano, Francisco López y Juan Vicente Martín Zorrilla. El hilo conductor de la investigación de este grupo es aprovechar el potencial que proporcionan la perspectiva sistémica y la formalización del conocimiento para avanzar cualitativamente en la comprensión del funcionamiento de los sistemas ecológicos. Además, en aquellos casos en los que es pertinente, se derivan conclusiones para lograr una gestión más eficiente de los sistemas objeto de estudio.

Equipo investigador:

·Miembros del departamento de Ecología de la UCM:

Jose Manuel Serrano Talavera, Jesús Mª Barandica Fernández, Juan V. Martín Zorrilla, Sara García Fungairiño, Enrique Cornejo Montoro (doctorando), Hyelim Park (doctorando), Antonio A. Rodríguez Sousa (doctorando).

·Miembros externos:

Álvaro Berzosa González, Gonzalo Fernández Sánchez, Jorge Lozano Mendoza, Clemente Fernández Arias, Francisco J. Acosta Salmerón.

Área:

2499 - Ecología

Palabras clave: 

Sistemas Ecológicos, Análisis de Sistemas, Dinámica de Sistemas, Modelos, Dinámica de poblaciones, Metodología en la investigación ecológica, Emisiones de gases de efecto invernadero, Gestión de espacios protegidos, Demografía modular, Reparto de recursos en plantas, Estrategias reproductivas en plantas. / Ecological systems, System analysis, System dynamics, Models, Population dynamics, Methodology in ecological research, Greenhouse gas emissions, Management of protected areas, Modular demography and distribution of resources in plants, Reproductive strategies in plants

Líneas de investigación:

·Análisis de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el ciclo de vida de los proyectos de construcción de carreteras. / Analysis of greenhouse gas (GHG) emissions in the life cycle of road construction projects.

En esta línea se ha desarrollado el sistema de gestión de la información, CO₂NSTRUCT, para la evaluación de las emisiones de los principales GEI en los proyectos de construcción de carreteras, utilizando una perspectiva integral basada en el Análisis del Ciclo de Vida. Su aplicación incluye el estudio de casos reales, además de un amplio análisis de escenarios para identificar oportunidades y estrategias para la reducción de las emisiones en este sector.

·Desarrollo de un sistema conceptual y tecnológico para la gestión integral de espacios protegidos. / Development of a conceptual and technological system for the integral management of protected areas.

Se han desarrollado las bases conceptuales y metodológicas de un sistema que permite abordar de una manera integral y fundamentada la gestión de espacios protegidos, y se ha materializado en la infraestructura digital SIGEIN. Se parte de una valoración sistematizada de los objetos de gestión que permite priorizar y justificar los objetivos y actuaciones de gestión. Se proponen métricas específicas para dicha valoración, pero también para la calidad de los métodos de seguimiento y actuación, que se complementan con la evaluación de costes de la gestión. Contando con este contexto comparativo integrado, la planificación y programación de las tareas de gestión se llevan a cabo según un modelo cíclico de manejo adaptativo (planteamiento-ejecución-evaluación calidad-coste), lo que hace posible la optimización de los recursos humanos y materiales de la gestión.

·Dinámica de poblaciones y ecosistemas / Dynamics of populations and ecosystems.

Se estudia la dinámica de los procesos ecológicos a diferentes escalas y niveles de organización, aplicando la perspectiva sistémica y mecanicista, y con el apoyo de modelos de simulación.

a. Mesocarnívoros. Estructura de las comunidades de carnívoros medianos (mesocarnívoros) en áreas limítrofes e internas de las áreas protegidas, dependientes de la dinámica espaciotemporal de la vegetación y de los usos del territorio (“patching”). Modelización y simulación de las poblaciones de mesocarnívoros y su distribución espacial mediante autómatas celulares, para su conservación, protección y gestión.

b. Modularidad en plantas. Análisis de la estructura modular de vegetales leñosos y sus estrategias reproductivas en ambientes mediterráneos: demografía modular, niveles de selección fenotípica, estrategias de reparto de recursos y producción y depredación predispersiva.

c. Interacciones pasto-herbívoro (mirmecocenosis). Estudio de la respuesta estructural de los sistemas de explotación de recursos de hormigas (Optimal foraging) según la disponibilidad de alimento y su reparto en el espacio y las relaciones de competencia. Paralelismos entre las estrategias de explotación de recursos de colonias de hormigas y plantas.

d. Análisis de pesquerías sostenibles y poblaciones de especies marinas. Efectos de las variables ambientales y fisicoquímicas en la dinámica y distribución espacial de las capturas mundiales de especies pesqueras a múltiples escalas.

e. Análisis y modelización de la dinámica de ecosistemas mediterráneos. Elaboración y aplicación de modelos mecanicistas para el estudio del funcionamiento de ecosistemas. Herramientas de análisis para su aplicación: análisis de sensibilidad, incertidumbre y de escenarios. Transferencia de radionucleidos, explotación sostenible en sistemas agrarios.

·Metodología en el diseño experimental / Experimental design methodology

Se abordan problemas metodológicos en el desarrollo de diseños experimentales, como los derivados del análisis temporal del comportamiento o la representatividad de la muestra en la toma de datos de campo.

PUBLICACIONES

Cornejo, E.,  Fungairiño, S.G., Barandica, J.M., Serrano, J.M., Zorrilla, J.M., Gómez, T., Zapata, F.J. y Acosta, F.J., 2016. Conceptual basis for an integrated system for the management of a protected area. Examples from its application in a Mediterranean area. Journal of Environmental Management 166, 237-249.

Barral, A., Gomez, B., Zorrilla, J.M., Serrano, J.M., Yans, J., Cazedebat, M., Daviero-Gomez, V., Ewin T.A. & Lécuyer, C. 2016. Implementation of sampling effort analysis to obtain representative measurements of local scale palaeodiversity: demostration case from the Lower Cretaceous plant assemblage of Hautrage (Mons basin, Belgium). Lethaia (en prensa).

Barral, A., Gomez, B., Zorrilla, J.M., Serrano, J.M., Yans, J., Cazedebat, M., Daviero-Gomez, V., Ewin T.A. & Lécuyer, C. 2016. Local-scale analysis of plant community from the Early Cretaceous riparian ecosystem of Hautrage, Belgium. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. 443:107-122.

Fernández-Sánchez G., Berzosa A., Barandica, J.M., Cornejo, E. y Serrano, J.M, 2015. Opportunities for GHG emissions reduction in road projects: a comparative evaluation of emissions scenarios using CO₂NSTRUCT. Journal of Cleaner Production 104, 156-167.

Berzosa, A., Barandica, J.M., Fernández-Sánchez, G. 2014. A New Proposal for GHG Emissions Responsibility Allocation: Best Available Technologies approach. Integrated Environmental Assessment and Management, 10, 95-101.

Barandica, J.M., Delgado, J.A., Berzosa A., Fernández-Sánchez G., Serrano, J.M. y Zorrilla. J.M., 2014. Estimation of CO₂ emissions in the life cycle of roads through the disruption and restoration of environmental systems. Ecological Engineering 71, 154-164 (2014).

Barandica JM, Fernández-Sánchez G, Berzosa A, Delgado JA, Acosta FJ, 2013. Applying life cycle thinking to reduce greenhouse gas emissions from road projects. Journal of Cleaner Production 57, 79-91.

Lozano, J., Casanovas, J.G., Virgós, E. & Zorrilla, J.M. 2013. How red foxes can increase in numbers when persecuted: the Competitor Release Effect applied to carnivore species. Animal Biodiversity and Conservation 36: 37-46.

Casanovas, J.G., Barrull, J., Mate, I., Zorrilla, J.M., Ruiz Olmo, J., Gosàlbez, J. & Salicru, M. 2012. Shaping carnivore communities by predator control: competitor release revisited. Ecological Research 27(3): 603-614.

Delgado, J.A., Serrano, J.M., López F. & Acosta, F.J. 2011. Effects of fertilization and neighbour renoval on biomass allocation and fruit production in Cistus ladanifer. Plant Biosystems, 145: 324-330.

Serrano, J.M., López, F., Delgado, J.A., Fungairiño, S.G., & Acosta, F.J. 2007. Hierarchical pre-dispersal fitness assessment in a Mediterranean shrub plant. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 9: 29-35.

Serrano, J.M. & Delgado, J.A. 2006. Seed Predation. In: Handbook of Seed Science and Technology (pp. 429-449), Amarjit S. Basra (ed.). The Haworth Press, Inc. New York. 795 pp.

Sara G. Fungairiño, Francisco López, Jose M. Serrano, Francisco J. Acosta & Paloma De Las HERAS 2004. Structural cost of shoot modules and its implications on plant potential fitness in a Mediterranean perennial shrub, Retama sphaerocarpa (L.) Boiss. Journal Theoretical Biology, 227: 129-136.

Francisco López, Sara G. Fungairiño, Jose M. Serrano, Paloma De Las Heras & Francisco J. Acosta 2002. Analysing hierarchically-structured fitness and modular dynamics in plants: integration of concepts from population dynamics. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 5: 123-129.

Jose M. Serrano, Juan A. Delgado, Francisco López, Francisco J. Acosta & Sara G. Fungairiño 2001. Multiple infestation by seed predators: the effect of loculate fruits on intraspecific insect larval competition. Acta Oecologica, 22: 153-160.

Acosta, F.J., López, F. & Serrano, J.M. 1995. Dispersed vs central place foraging: intra- and inter-colonial competition in the strategy of trunk trail arrangement of a harvester ant. American Naturalist, 145: 389-411.

López, F., Serrano, J.M. & Acosta, F.J. 1994. Parallels between the foraging strategies of ants and plants. Trends in Ecology & Evolution, 9: 150-153.

López, F., Acosta, F.J. & Serrano, J.M. 1994. Guerilla vs. phalanx strategies of resource capture: growth and structural plasticity in the trunk trail system of the harvester ant Messor barbarus. Journal of Animal Ecology, 63: 127-138.

Acosta, F.J., Serrano, J.M., Barandica, J.M. & López, F.L. 1992. The problem of the acts duration measurement in relation with the "focal - animal" technique of behavioural record. Journal of Insect Behavior, 5: 337-346.

PROYECTOS

Desarrollo de la herramienta de cálculo de emisiones en fase de obra de proyectos de ingeniería civil (OTRI O1615). Ingeniería y Economía del Transporte S.A. (INECO). 2016. IP: Ing. Dr. G. Fernández-Sánchez (UEM).

Coordinación científico-técnica para la Implementación de un Sistema de Gestión Integral del LIC ES6300001 Islas Chafarinas. TRAGSA, Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino). 2009-2012. IP: Dr. F.J: Acosta (UCM).

Copa y Concierto: División del Trabajo entre módulos del dosel arbóreo CGL2009-10392/BOS. Ministerio de Ciencia e Innovación. 2008- 2012. IP: Dr. Luis Balaguer Núñez (UCM).

Análisis y modelización de la dinámica del CO₂: flujos y acumulación con relación al desarrollo de infraestructuras viarias, en el contexto del problema global del incremento del CO2 atmosférico. Tarea 4.4 Proyecto CLEAM (Construcción Limpia, Eficiente y Amigable con el Medio Ambiente). AIE-CLEAM /CENIT. 2007-2011. IP: Dr. Luis Balaguer (Equipo UCM). Investigador Responsable T.4.4: Dr. J. M. Barandica (UCM).

Aplicación web para la cuantificación de las emisiones de CO₂ en la construcción y el mantenimiento de las infraestructuras lineales. Ampliación Tarea 4.4 Proyecto CLEAM (Construcción Limpia, Eficiente y Amigable con el Medio Ambiente). AIE-CLEAM /CENIT. 2009- 2011. IP: Dr. Luis Balaguer (Equipo UCM). Investigador Responsable Ampliación T.4.4: Dr. J. M. Barandica (UCM).

Asesoría Técnica para la modelización de las poblaciones de gaviota patiamarilla (Larus michahellis) en las Islas Chafarinas. Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente), Universidad Complutense de Madrid. 2007- 2008. IP: Dr. J.M. Barandica (UCM).

Desarrollo de estrategias funcionales dinámicas para la gestión de la biodiversidad en Reservas de la Biosfera. Experiencia piloto en la Reserva de la Biosfera Baconao, Cuba. Comité MaB-Cuba –UNESCO. 2007- 2008. IP: Dr. J.M. Barandica (UCM).

Asesoría Técnica para la preparación del Esquema de Gestión del LIC ES 6300001 Islas Chafarinas. Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente), Universidad Complutense de Madrid. 2007. IP: Dr. F.J. Acosta (UCM).

Respuestas bióticas a cambios globales: reconstrucción de ecosistemas de humedal y lacustres del Cretácico Inferior de la Ibérica (CGL-2005-01121-BTE). DGICYT. 2005-2008. IP: Dra. A. Delgado Buscalioni (UAM).

Red de Intercambio de Soluciones y Seguimiento del Grupo de Trabajo de la Gaviota de Audouin. Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente), Universidad Complutense de Madrid. 2005. IP: Dr. J.M. Barandica (UCM).

Implementación de modelos funcionales dinámicos de seguimiento. Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente), Universidad Complutense de Madrid. 2004- 2005. IP: Dr. F.J. Acosta (UCM).

Elaboración de modelos funcionales dinámicos de los sistemas naturales y seminaturales de la Red de Parques Nacionales para el seguimiento y su conservación. Organismo Autónomo de Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente), Universidad Complutense de Madrid. 1998-2001. IP: Dr. F.J. Acosta (UCM).

Estudio de transferencias de radionucleidos en ecosistemas mediterráneos. Análisis de la evolución espacio-temporal y aportación de criterios para el seguimiento de centrales nucleares (TREM). Consejo de Seguridad Nuclear, Secretaría de Estado para las Políticas de Agua y Medio Ambiente (MOPTMA), Universidad Complutense de Madrid. 1992-1996. IP: Dr. F.D. Pineda (UCM).

TESIS

Álvaro Berzosa. 2013. Análisis de las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo del ciclo de vida de las carreteras. Directores: Jesús Mª Barandica (UCM), Gonzalo Fernández-Sánchez (UEM).

Sara García Fungairiño. 2004. Demografía modular de una planta perenne mediterránea. Directores: Jose Manuel Serrano y Francisco López (UCM).

Juan Antonio Delgado Sáez. 2001. Desarrollo de modelos sobre reparto de recursos en organismos biológicos. Directores: Jose Manuel Serrano y Francisco López (UCM).

Juan Vicente Martín Zorrilla. 2000. Sucesión ecológica de una comunidad de hormigas en sistemas de ladera mediterráneos. Directores: Jose Manuel Serrano y Francisco J. Acosta (UCM).

Jaime Gomá Martínez. 1990. Características estructurales en mirmecocenosis de eriales cerealistas: sucesión, fenología y relaciones tróficas. Directores: Jose Manuel Serrano (UCM).