La ecología funcional es una rama de la ecología que se centra en los roles o funciones que desempeñan las especies en la comunidad o ecosistema en el que se encuentran. En este enfoque, se enfatizan las características fisiológicas, anatómicas y de historia de vida de las especies. El término "función" se usa para enfatizar ciertos procesos fisiológicos en lugar de propiedades discretas, describir el papel de un organismo en un sistema trófico o ilustrar los efectos de los procesos naturales selectivos en un organismo." Towards A Definition Of Functional Ecology On JSTOR ". Jstor.org. N. p., 2017. Web. 2 May 2017. Esta subdisciplina de la ecología representa la encrucijada entre los patrones ecológicos y los procesos y mecanismos que los subyacen. Se centra en rasgos representados en gran número de especies y puede medirse de dos maneras. El primero es la detección, que implica la medición de un rasgo en varias especies, y el segundo es el empirismo, que proporciona relaciones cuantitativas para los rasgos medidos en la detección. La ecología funcional a menudo enfatiza un enfoque integrador, utilizando los rasgos y actividades de los organismos para comprender la dinámica de la comunidad y los procesos de los ecosistemas, particularmente en respuesta a los rápidos cambios globales que se producen en el medio ambiente terrestre.
La ecología funcional se encuentra en el nexo de varias disciplinas dispares y sirve como principio unificador entre la ecología evolutiva, la biología evolutiva, la genética y la genómica, y los estudios ecológicos tradicionales, e intenta comprender "las habilidades competitivas de las especies, los patrones de coexistencia de especies, la comunidad la asamblea, y el papel de los diferentes rasgos en el funcionamiento del ecosistema".
Historia La noción de que las funciones de los ecosistemas pueden verse afectadas por sus partes constituyentes tiene sus orígenes en el . El origen de las especies de Charles Darwin es uno de los primeros textos en comentar directamente sobre el efecto de la biodiversidad en la salud del ecosistema al observar una correlación positiva entre la diversidad de las plantas y la productividad del ecosistema. En su influyente obra de 1927, Animal Ecology, Charles Elton propuso clasificar un ecosistema según la forma en que sus miembros utilizan los recursos. En la década de 1950, fue ampliamente aceptado el modelo de ecosistemas de Elton, donde los organismos que compartían similitudes en el uso de los recursos ocupaban el mismo "gremio" dentro de un ecosistema.
A partir de la década de 1970, un mayor interés en la clasificación funcional revolucionó la ecología funcional. Los 'gremios' serían re-denominados 'grupos funcionales', y los esquemas de clasificación comenzaron a centrarse más en las interacciones entre las especies y los niveles tróficos. La ecología funcional se entendió ampliamente como el estudio de los procesos ecológicos que conciernen a las adaptaciones del organismo dentro del ecosistema. En la década de 1990, la biodiversidad se entendió mejor como la diversidad de las funciones ecológicas de las especies dentro de un ecosistema, en lugar de simplemente una gran cantidad de especies diferentes presentes. Finalmente, en la década de 2000, los investigadores comenzaron a usar esquemas de clasificación funcional para examinar las respuestas de los ecosistemas y organismos a los cambios y perturbaciones drásticos, y el impacto de la pérdida de funciones en la salud de un ecosistema.
En Chile existen diferentes centros de investigación, universidades y laboratorios que se encargan de generar conocimientos empíricos sobre Ecología Funcional. La Universidad de Concepción, en el departamento de botánica alberga el laboratorio ECOLFUN (Ecología funcional), quienes actualmente plantean preguntas relacionadas con la diversidad funcional en especies de plantas y su distribución geográfica, principalmente en el sur de Chile.
Diversidad funcional La diversidad funcional se considera ampliamente como "el valor y el rango de aquellas especies y rasgos de organismos que influyen en el funcionamiento del ecosistema" En este sentido, el uso del término "función" puede aplicarse a individuos, poblaciones, comunidades, niveles tróficos, o proceso evolutivo (es decir, considerando la función de las adaptaciones). La diversidad funcional se concibió como una clasificación alternativa a los esquemas que utilizan la diversidad genética o la diversidad fisiológica para medir la importancia ecológica de las especies en un entorno, así como una forma de entender cómo la biodiversidad afecta las funciones específicas de los ecosistemas, en este contexto, la "biodiversidad" se refiere A la diversidad de funciones de los ecosistemas presentes en un sistema dado. La comprensión de los ecosistemas a través de la diversidad funcional es tan poderosa como aplicable en términos generales y brinda una perspectiva de los patrones observables en los ecosistemas, como la ocurrencia de especies, las capacidades competitivas de las especies y la influencia de las comunidades biológicas en el funcionamiento de los ecosistemas.
Impacto en la salud del ecosistema Un interés clave de la investigación moderna en ecología funcional es el impacto de la diversidad funcional en la salud del ecosistema. Como era de esperar, la biodiversidad tiene un impacto positivo en la productividad de un ecosistema. El aumento de la diversidad funcional aumenta tanto la capacidad del ecosistema para regular el flujo de energía y materia a través del medio ambiente (Funciones del ecosistema), como la capacidad del ecosistema para producir recursos beneficiosos para los seres humanos, como el aire, el agua y la madera (Servicios del ecosistema). Las funciones de los ecosistemas se reducen drásticamente al disminuir la diversidad de genes, especies y grupos funcionales presentes en un ecosistema. De hecho, las reducciones en la diversidad funcional afectan ampliamente la capacidad de supervivencia de los organismos en un entorno independientemente del grupo funcional, el nivel trófico o la especie, lo que implica que la organización y la interacción de las comunidades en un ecosistema tienen un impacto profundo en su capacidad para funcionar y auto-actuar sostener. Además, la diversidad mejora la estabilidad ambiental. Cuanto mayor es la diversidad de un ecosistema, más resistente es a los cambios en la composición de las especies (por ejemplo, eventos de extinción o especies invasoras) y cambios extraños en las condiciones ambientales (por ejemplo, la tala, la agricultura y la contaminación). Además, los beneficios que la diversidad proporciona a una escala de entorno no lineal con la cantidad de diversidad. Desafortunadamente, esta relación también actúa en la dirección opuesta. La pérdida de diversidad interrumpe de manera no lineal los ecosistemas (incluso los estables); este impacto negativo es especialmente perjudicial cuando la pérdida se produce a través de niveles tróficos. Por ejemplo, la pérdida de un solo depredador terciario puede tener efectos en cascada en la cadena alimentaria, lo que resulta en la reducción de la biomasa de las plantas y la diversidad genética. Esto a su vez puede alterar la "estructura de la vegetación, la frecuencia de incendios e incluso las epidemias de enfermedades en una variedad de ecosistemas". Los efectos de la diversidad en los ecosistemas son tan poderosos que pueden rivalizar con el impacto del cambio climático y otros factores estresantes del ecosistema global.
Alternativamente, en situaciones raras, se ha demostrado que la diversidad retarda la productividad ecológica. En ambientes microscópicos elaborados experimentalmente, un cultivo diverso de bacterias fue incapaz de producir un cultivo homogéneo de una cepa de control "eficiente". Sin embargo, la validez estadística y la configuración de estos experimentos han sido cuestionadas y requieren una investigación adicional para tener un mérito sustancial. En general, el consenso actual de que la diversidad es beneficiosa para la salud del ecosistema tiene mucho más apoyo teórico y empírico y es más ampliamente aplicable.
Escala La mayoría de los modelos de diversidad funcional compleja solo son efectivos en una pequeña gama de escalas espaciales. Sin embargo, al definir la densidad de probabilidad del rasgo funcional como una "función que representa la distribución de las probabilidades de observar cada valor de rasgo posible en una unidad ecológica dada", los resultados de muchos modelos se pueden generalizar a escalas más grandes. A escalas espaciales más grandes, una mayor heterogeneidad ambiental puede aumentar las oportunidades para que las especies exploten grupos más funcionales. De acuerdo con esta conclusión, las pruebas de los modelos teóricos predicen que los efectos netos de la biodiversidad en las funciones del ecosistema se fortalecen con el tiempo, en escalas espaciales más grandes y con recursos naturales más heterogéneos. Sin embargo, se espera que estos resultados subestimen la relación real que implica que las grandes escalas de espacio y tiempo, junto con diversos recursos, son más de lo necesario para sostener un ecosistema.
Aplicaciones de la ecología funcional Un enfoque funcional para comprender y manejar los entornos proporciona numerosos beneficios para nuestra comprensión de la biología y sus aplicaciones en nuestras vidas. Si bien el concepto de ecología funcional aún está en su infancia, se ha aplicado ampliamente a lo largo de los estudios biológicos para comprender mejor los organismos, los entornos y sus interacciones.
Detección y clasificación de especies Las nociones de ecología funcional tienen implicaciones beneficiosas para la detección y clasificación de especies. Cuando se detectan especies, rasgos ecológicamente importantes, como la altura de la planta, influyen en la probabilidad de detección durante los estudios de campo. Cuando se analiza de forma holística un entorno, el error sistemático de la detección de especies imperfectas puede llevar a conclusiones evolutivas incorrectas entre rasgos y entornos, así como a estimaciones deficientes de la diversidad de rasgos funcionales y al papel ambiental. Por ejemplo, si es menos probable que se detecten pequeñas especies de insectos, los investigadores pueden concluir que son mucho más escasos (y, por lo tanto, menos impactantes) en el medio ambiente que las especies más grandes de insectos. Este 'filtrado de detección' tiene consecuencias importantes en el empaquetado funcional y en la definición de grupos funcionales en un ecosistema. Afortunadamente, las correlaciones entre el cambio ambiental y la adaptación evolutiva son mucho más grandes que los efectos de la detección de especies imperfectas. Sin embargo, acercarse a los ecosistemas con mapas teóricos de las relaciones funcionales entre las especies y los grupos puede reducir la probabilidad de una detección incorrecta y mejorar la solidez de las conclusiones biológicas extraídas.