Efectos de borde

En ecología, los efectos de borde son cambios en las estructuras de población o comunidad que ocurren en el límite de dos o más hábitats. Las áreas con pequeños fragmentos de hábitat exhiben efectos de borde especialmente pronunciados que pueden extenderse por todo el rango. A medida que aumentan los efectos de borde, el hábitat límite permite una mayor biodiversidad.

La urbanización está causando que los humanos fragmenten continuamente los paisajes y, por lo tanto, aumente el efecto de borde. Este cambio en la ecología del paisaje está demostrando tener consecuencias. Se ha visto que las especies generalistas, especialmente las invasoras, se benefician de este cambio de paisaje, mientras que las especies especialistas sufren. Por ejemplo, la diversidad alfa de aves intolerantes al borde en la selva Lacandona, México, está disminuyendo a medida que aumentan los efectos del borde.

Los bordes surgen donde dos o más tipos de hábitat entran en contacto como aquí en Pennsylvania, Estados Unidos.

Tipos

• Inherente – Las características naturales estabilizan la ubicación fronteriza.
• Inducido – Trastornos naturales transitorios (por ejemplo, fuego o inundación) o actividades relacionadas con el ser humano, sujetan fronteras a cambios sucesivos a lo largo del tiempo.
• Cerebro: Un hábitat termina abruptamente y otro comienza (por ejemplo, un campo agrícola).
• Amplia (ecotona) – Una gran distancia separa las fronteras de dos hábitats claramente y puramente definibles basados en sus condiciones físicas y vegetación, y entre ellos existe una gran región de transición.
• Convocado – La frontera no es lineal.
• Perforado – La frontera tiene lagunas que albergan otros hábitats.

La altura también puede crear bordes entre parches.

Biodiversidad

Las condiciones ambientales permiten que ciertas especies de plantas y animales colonicen los límites del hábitat. Las plantas que colonizan tienden a ser intolerantes a la sombra y tolerantes a condiciones secas, como arbustos y enredaderas. Los animales que colonizan tienden a ser aquellos que requieren dos o más hábitats, como los ciervos de cola blanca y bura, los alces, los conejos de cola de algodón, los arrendajos azules y los petirrojos. Algunos animales viajan entre hábitats, mientras que las especies de borde están restringidas a los bordes. Los parches más grandes incluyen más individuos y, por lo tanto, tienen una mayor biodiversidad. El ancho del parche también influye en la diversidad: un parche de borde debe ser más pronunciado que un borde marcado para desarrollar gradientes de efectos de borde.

Los animales que viajan entre comunidades pueden crear carriles de circulación a lo largo de las fronteras, lo que a su vez aumenta la luz que llega a las plantas a lo largo de los carriles y promueve la producción primaria. A medida que más luz llega a las plantas, pueden prosperar en mayor número y tamaño. El aumento de la producción primaria puede aumentar el número de insectos herbívoros, seguidos de aves que anidan y así sucesivamente hasta los niveles tróficos.

En el caso de bordes anchos o demasiado grandes, algunas especies pueden quedar restringidas a un lado del borde a pesar de tener la capacidad de habitar el otro. A veces, los efectos de borde dan como resultado condiciones abióticas y bióticas que disminuyen la variación natural y amenazan el ecosistema original. También se observan efectos de borde perjudiciales en las condiciones físicas y químicas de las especies fronterizas. Por ejemplo, el fertilizante de un campo agrícola podría invadir un bosque aledaño y contaminar el hábitat. Los tres factores que afectan a los bordes se pueden resumir:

• Efecto abiótico: Cambios en las condiciones ambientales que resultan de la proximidad a una matriz estructuralmente disimilar
• Efectos biológicos directos: Cambios en la abundancia y distribución de especies causadas directamente por condiciones físicas cercanas al borde
• Efectos biológicos indirectos que implican cambios en las interacciones de especies tales como predación, parasitismo brodo, competencia, herbívoro y polinización biótica y dispersión de semillas

Efectos humanos

La actividad humana crea fronteras a través del desarrollo y la agricultura. A menudo, los cambios son perjudiciales tanto para el tamaño del hábitat como para las especies. Ejemplos de impactos humanos incluyen:

• Introducción de invasores/exóticas
• Mayor gravedad y frecuencia de los incendios
• Compañeros animales (petros) actuando como depredadores y competidores
• Senderos
• Contaminación, erosión
• Pérdida de hábitats de forraje
• fragmentación de hábitat
• Cambio de deforestación y uso de la tierra

Ejemplos

Cuando los bordes dividen cualquier ecosistema natural y el área fuera del límite es un sistema alterado o antinatural, el ecosistema natural puede verse seriamente afectado a cierta distancia del borde. En 1971, Odum escribió: 'La tendencia a una mayor variedad y diversidad en los cruces comunitarios se conoce como efecto de borde... Es bien sabido que la densidad de pájaros cantores es mayor en las haciendas, campus y entornos similares... en comparación con extensiones de bosque uniforme.'. En un bosque donde la tierra adyacente ha sido talada, creando un límite abierto/bosque, la luz del sol y el viento penetran mucho más, secando el interior del bosque cerca del borde y fomentando el crecimiento de especies oportunistas allí. La temperatura del aire, el déficit de presión de vapor, la humedad del suelo, la intensidad de la luz y los niveles de radiación fotosintéticamente activa (PAR) cambian en los bordes.

Selva amazónica

Un estudio estimó que la cantidad de área de la cuenca del Amazonas modificada por efectos de borde excedía el área que se había limpiado. "En estudios de fragmentos de bosque amazónico, los efectos del microclima fueron evidentes hasta 100 m (330 pies) en el interior del bosque." Cuanto más pequeño es el fragmento, más susceptible es a los incendios que se propagan desde los campos de cultivo cercanos. Los incendios forestales son más comunes cerca de los bordes debido a una mayor disponibilidad de luz que conduce a una mayor desecación y un mayor crecimiento del sotobosque. El aumento de la biomasa del sotobosque proporciona combustible que permite que los incendios de pastos se extiendan a los bosques. El aumento de la frecuencia de incendios desde la década de 1990 se encuentra entre los efectos secundarios que están transformando lentamente los bosques amazónicos. Los cambios de temperatura, humedad y niveles de luz promueven la invasión de especies no forestales, incluidas las especies invasoras. El efecto general de estos procesos de fragmentación es que todos los fragmentos de bosque tienden a perder la biodiversidad nativa según el tamaño y la forma de los fragmentos, el aislamiento de otras áreas forestales y la matriz forestal.

América del Norte

La cantidad de borde de bosque es mucho mayor ahora en los Estados Unidos que cuando los europeos comenzaron a asentarse en América del Norte. Algunas especies se han beneficiado de este hecho, por ejemplo, el tordo cabecicafé, que es un parásito de cría que pone sus huevos en los nidos de los pájaros cantores que anidan en el bosque cerca del límite del bosque. Otro ejemplo de una especie que se beneficia de la proliferación del borde del bosque es la hiedra venenosa.

Por el contrario, las libélulas comen mosquitos, pero tienen más problemas que los mosquitos que sobreviven en los límites de las viviendas humanas. Por lo tanto, los senderos y las áreas de caminata cerca de los asentamientos humanos a menudo tienen más mosquitos que los hábitats de bosques profundos. Las hierbas, los arándanos, las grosellas en flor y los árboles que no toleran la sombra, como el abeto de Douglas, prosperan en los hábitats de borde.

En el caso de tierras desarrolladas yuxtapuestas a tierras salvajes, a menudo resultan problemas con especies exóticas invasoras. Especies como el kudzu, la madreselva japonesa y la rosa multiflora han dañado los ecosistemas naturales. Beneficiosamente, los espacios abiertos y los bordes brindan lugares para especies que prosperan donde hay más luz y vegetación cerca del suelo. Los ciervos y los alces se benefician particularmente porque su dieta principal es la hierba y los arbustos que se encuentran solo en los bordes de las áreas boscosas.

Efectos sobre la sucesión

Los efectos de borde también se aplican a la sucesión, cuando la vegetación se extiende en lugar de perder frente a los competidores. Las diferentes especies se adaptan a los bordes oa las secciones centrales del hábitat, lo que da como resultado una distribución variada. Los bordes también varían con la orientación: los bordes del norte o del sur reciben menos o más sol que el lado opuesto (según el hemisferio y el relieve convexo o cóncavo), lo que produce patrones de vegetación variables.

Otro uso

El fenómeno de una mayor variedad de plantas y animales en el cruce de la comunidad (ecotono) también se denomina efecto de borde y se debe esencialmente a una gama local más amplia de condiciones ambientales adecuadas o nichos ecológicos.

Los efectos de borde en los ensayos biológicos se refieren a artefactos en los datos causados por la posición de los pocillos en una placa de detección en lugar de un efecto biológico.

El efecto de borde en microscopía electrónica de barrido es el fenómeno en el que el número de electrones secundarios y/o retrodispersados que escapan de la muestra y alcanzan el detector es mayor en un borde que en una superficie. El volumen de interacción se extiende muy por debajo de la superficie, pero los electrones secundarios solo pueden escapar cuando están cerca de la superficie (generalmente alrededor de 10 nm, aunque esto depende del material). Sin embargo, cuando el haz de electrones impacta en un área cercana al borde, los electrones que se generan debajo de un punto de impacto que está cerca de un borde pero que está muy por debajo de la superficie pueden escapar a través de la superficie vertical.