Restauración de la biodiversidad y los servicios … · que de ella se demanden" (Serrada, 1995)....
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Sede Pirineos
Restauración de la biodiversidad y los servicios ecosistémicos
Dirigido por:
José María Rey Benayas
Titulo de la ponencia: Restauración de la función y la
biodiversidad en ecosistemas áridos
Ponente: Fernando Tomás Maestre Gil
Fecha: 03/10/2011
ENCUENTRO
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
CONTENIDO DE LA PONENCIA
1.- Introducción: características ambientales e importancia de las zonas
áridas y semiáridas.
2.- Caracterización de la funcionalidad del ecosistema.
3.- Determinantes de la biodiversidad y el funcionamiento de los
ecosistemas semiáridos ibéricos.
4.- Efectos de las actuaciones de restauración en la biodiversidad y el
funcionamiento ecosistémico en las zonas semiáridas españolas.
5.- Elementos para el debate: perspectivas para la restauración de la
función y biodiversidad en los ecosistemas semiáridos.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Introducción: características ambientales e importancia de
las zonas áridas y semiáridas
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Las zonas áridas y semiáridas ocupan en la actualidad casi el 41% de la
superficie total de los continentes (Reynolds et al. 2007 Science), siendo el
soporte donde se desarrolla la vida de más de mil millones de personas.
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Las zonas semiáridas presentan un clima caracterizado por:
*Escasez de precipitaciones (usualmente inferiores a 600 mm/año)
* Concentración de las precipitaciones
*Elevada evapotranspiración
*Elevada irregularidad en las precipitaciones, tanto entre años como
dentro de cada años
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
En términos climáticos, las zonas semiáridas se caracterizan por presentar
escasas precipitaciones (P) y una elevada evapotranspiración potencial
(ETP). Así, la clasificación bioclimática de la FAO cataloga como semiáridas
a aquellas zonas que tienen un cociente P/ETP entre 0.2 y 0.5.
Evolución anual de la precipitación y la evapotranspiración potencial en Sax
(Alicante)
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Forti et al. (1999) J Arid Environ 65: 1-28
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Los ecosistemas semiáridos son heterogéneos
Textura
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Este (m)
0
5
10
15
20
25
No
rte
(m
)
384246505458626668
Costra biológica Vegetación
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Noy-Meir (1973, 1981)
demostró que la producción de
biomasa era mayor en medios
semiáridos si la lluvia se
concentraba en algunas zonas
que si ésta se distribuía
uniformemente. Si las lluvias,
suponiendo que son de suficiente
magnitud para generar
escorrentía, se concentran en
determinadas zonas, éstas
disfrutarían de unas condiciones
hídricas más mésicas que lo que
el régimen de lluvias podría
sugerir.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
La reducción de los flujos de escorrentía disminuye el crecimiento de la
vegetación en espartales de Almería
Puigdefábregas et al. 1999, Earth Sci. Rev.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Caracterización de la funcionalidad del ecosistema
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
¿Qué entendemos por funcionamiento del ecosistema? El conjunto de procesos e interacciones que permiten sostener el desarrollo de la vida
y los distintos servicios ecosistémicos (producción de oxígeno, control de erosión,
fijación de CO2 atmosférico, recarga de acuíferos, etc.).
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
¿Cuándo decimos que un ecosistema se degrada?
Cuando la pérdida de alguno o varios de sus componentes (organismos y/o procesos)
origina cambios en su funcionamiento y dinámica que impiden el normal desarrollo de
la vida que albergan y de los servicios que presta.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Cobertura total
Cobertura basal
herbáceas y arbustivas
Cobertura hojarasca
Cobertura costra biológica
Grado de fragmentación
superficie
Tipo y grado de erosión
Materiales depositados
Microtopografía
Resistencia a la perturbación
Test de humectación
Textura
Estabilidad
Infiltración
Reciclado de nutrientes
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre, F. T. & J. Cortina. 2004. Restor Ecol 12: 494-502
Ft
Ag
Re
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Maestre & Puche. 2009. App. Soil Ecol. 41: 342-245
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
García-Gómez & Maestre. 2011. Ecol. Ind. 11: 1476-1481
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García-Gómez & Maestre. 2011. Ecol. Ind. 11: 1476-1481
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
García-Gómez & Maestre. 2011. Ecol. Ind. 11: 1476-1481
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Determinantes de la biodiversidad y el funcionamiento de
los ecosistemas semiáridos ibéricos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Le Houérou 2001. J Arid Environ 48: 103-128
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Los espartales constituyen uno de los principales ecosistemas de las zonas
semiáridas españolas y del norte de África. Han sido sometidos a explotación por
parte del hombre desde tiempos ancestrales.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre & Cortina. 2004. Restor. Ecol. 12: 494-502.
Maestre. 2004. Divers. Distrib. 10: 21-29.
Sprouting shrub cover (%)
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Sp
ecie
s r
ich
ne
ss
15
20
25
30
35
40
Y = 20.9 + 33·X0.4
R2 = 0.83
P < 0.0001
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre & Cortina. 2004. Restor. Ecol. 12: 494-502.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre & Cortina. 2004. Restor. Ecol. 12: 494-502.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
12 parcelas pareadas (con/sin
arbutos) de 30 x 30 m fueron
establecidas en espartales de Stipa
tenacissima a lo largo de su área de
distribución en España
Se evaluaron variables edáficas
relacionadas con el estado funcional y
de degradación del ecosistema: N y P
total, K, pH, actividades enzimáticas
(fosfatasa, ureasa y -glucosidasa), C
orgánico, respiración edáfica y
capacidad de almacenamiento de agua
Se caracterizó la composición y
estructura de la vegetación, la costra
biológica y los microorganismos
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Axis 1 (22.1% of variation explained)
-0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02
Axis
2 (
15.4
% o
f variation e
xpla
ined)
-0.02
-0.01
0.00
0.01
0.02
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Axis 1 (22.6% of variation explained)
-0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06
Axis
2 (
15
.3%
of
va
ria
tio
n e
xp
lain
ed)
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06Open, plots without shrubs
Tussock, plots without shrubs
Open, plots with shrubs
Tussock, plots with shrubs
Maestre et al. 2009. Ecol. Lett 12: 930–941.
Biological soil crusts
Soil microorganisms
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Without shrubs With shrubs
Axis
1
-0.0006
-0.0004
-0.0002
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
Without shrubs With shrubs
Sp
ecie
s r
ich
ne
ss
0
5
10
15
20
25
30
35
Without shrubs With shrubs
Specie
s e
veness (
PIE
´s index)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Maestre et al. 2009. Ecol. Lett 12: 930–941.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre et al. 2009. Ecol. Lett 12: 930–941.
Effects of shrubs on the surrogates of soil fertility and ecosystem functioning estimated at the scale of 30 m
30 m plots.
Plots without
shrubs
Plots with
shrubs
Paired t-test
Total soil N (mg·g-1) 1.31 ± 0.11 1.50 ± 0.08 t11 = -2.316, P = 0.041
Total soil P (mg·g-1) 0.37 ± 0.03 0.37 ± 0.02 t11 = 0.540, P = 0.600
Soil K (mg·g-1) 0.026 ±
0.002
0.030 ± 0.003 t11 = -1.400, P = 0.189
Soil respiration (mg C-CO2·g soil-1·day-1) 0.054 ±
0.003
0.059 ± 0.004 t11 = -1.348, P = 0.205
Soil organic C (mg·g-1) 29.48 ± 2.11 33.16 ± 1.66 t11 = -2.417, P = 0.034
Potential N mineralization (mg N-·kg soil-
1·day-1)
0.97 ± 0.21 1.68 ± 0.19 t11 = -3.055, P = 0.011
Soil pH 7.94 ± 0.08 7.94 ± 0.08 t11 = 0.253, P = 0.805
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
García-Palacios et al. 2011. Soil Biol. Biochem. 43: 1245–1253.
¿Qué ocurre en otros ecosistemas semiáridos?
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Biological soil crusts are communities
composed of bacteria, cyanobacteria,
algae, mosses, liverworts, fungi, and
lichens that are intimately associated with
the mineral soil surface. They play key
ecological roles in arid and semiarid
ecosystems:
Fix CO2 and N.
Increase soil stability and modulate
soil infiltration.
Influence the germination,
establishment, survival, nutrient status,
and water relations of plants.
Serve as habitats for arthropods and
soil microorganisms.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Castillo-Monroy et al. 2011.
Ecosystems 14: 835–847.
Eldridge et al. 2010. Ecosystems 13:
499–510.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Bowker et al. 2011. Funct. Ecol. 25: 787–795.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Efectos de las actuaciones de restauración en la
biodiversidad y el funcionamiento ecosistémico en las
zonas semiáridas españolas
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
En España, las actividades de restauración se han basado en la mayor parte de
casos en la introducción de especies arbóreas mediante las repoblaciones
forestales.
La repoblación forestal puede definirse como el "conjunto de técnicas que se
necesitan aplicar para crear una masa forestal, formada por especies vegetales
leñosas (árboles o arbustivas), que sea estable con el medio, en un terreno cuya
vegetación actual es ineficaz en mayor o menor grado según el uso asignado al
territorio, y que adoptando las características deseadas, cumpla con los fines
que de ella se demanden" (Serrada, 1995).
El concepto de repoblación forestal lleva implícitos unos objetivos que pueden
incluirse en uno de los siguientes grupos: objetivos productores y objetivos
protectores. Los primeros están orientados hacia la producción de materias
primas o bienes directos (frutos, madera, corcho, etc.) y los segundos se
plantean cuando la repoblación se destina a proteger el suelo de la erosión
hídrica o eólica, mejorar las condiciones de desarrollo de la vida silvestre, etc.
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En líneas generales, buena parte de las repoblaciones forestales en España
presentan las siguientes características:
1) Se han realizado utilizando un alto grado de mecanización (especialmente a
partir de los años 60).
2) Previamente a la introducción de los árboles se ha eliminado la vegetación
existente
3) Se han basado en plantaciones monoespecíficas de coníferas,
fundamentalmente Pinus sp., y eucaliptos exóticos
4) Los árboles se han introducido siguiendo un patrón espacial regular, sin
tener en cuenta la heterogeneidad intrínseca de los ecosistemas
mediterráneos en general y semiáridos en particular.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Sobre la restauración con fines protectores….
Plan Forestal Español, documento de debate (2002).
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Las zonas semiáridas son las menos productivas
Plan Forestal Español, documento de debate (2002).
www.mma.es
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Martínez-Herández & Esteve (2005). Land Degr. Develop. 16: 529-539
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Las repoblaciones forestales han favorecido la recuperación la cubierta
vegetal en muchos casos….
Sierra de Biar
(Alicante)
Barranco del Celestino (Guadalajara)
Sierra Espuña (Murcia)
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Pero también fallan en muchos otros….
Alloza et al. (2004)
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Problemática de las repoblaciones forestales
En numerosas ocasiones, y muy especialmente en zonas semiáridas, han:
Promovido una regresión de la evolución vegetal.
Aumentado los procesos de erosión y desertificación.
Ocasionado impacto paisajístico muy elevado, que persiste durante décadas y
que puede ser irreversible.
Promovido la expansión de incendios forestales y plagas.
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Chirino et al. (2006). Catena 65: 19-29
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Maestre & Cortina. 2004. Forest Ecol. Manage. 198: 303-317
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Chirino et al. (2006). Catena 65: 19-29
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Navarro-Cano et al. 2009. Journal of Arid Environments 73 (2009) 120–126
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
El futuro
Programa de Acción Nacional contra la Desertificación, julio 2008.
www.marm.es
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
Programa de Acción Nacional contra la Desertificación, julio 2008.
www.marm.es
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Elementos para el debate: perspectivas para la
restauración de la función y biodiversidad en los
ecosistemas semiáridos
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• En este tema hay mucha discusión pero poco dato cuantitativo
• Conviene hacer un análisis crítico y exhaustivo de los efectos de las
repoblaciones en zonas semiáridas, hay experiencia acumulada más
que de sobra
• No se trata de “demonizar” lo que se ha hecho en el pasado, si no de
aprender para mejorar lo que estamos haciendo ahora y hagamos en el
futuro
1) Hay que evaluar las consecuencias de las actuaciones
de restauración en el pasado
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2) Conocer mejor como funcionan nuestros ecosistemas
Cortina et al. (2006). J Nat Cons 14: 152-160.
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3) Hay que replantearse la necesidad de seguir
repoblando como hasta ahora
• Hay que olvidarse de la cantidad
de hectáreas sobre las que se actúa
para centrarse en la conservación y
mejora de aquellas zonas que
realmente lo necesiten (cambiar
cantidad por calidad): uso de
indicadores (LFA).
• Cualquier actuación que se haga
debería mantener o aumentar la
resiliencia del ecosistema frente a
perturbaciones futuras y evitar
cruzar umbrales de degradación
• No modificar la geomorfología de
las laderas.
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4) La restauración debe respetar la vegetación pre-
existente (incluida la costra biológica) y la estructura
espacial de los ecosistemas semiáridos
•Plantearse la necesidad real de realizar plantaciones, incluso con
ahoyados manuales se perturba la costra biológica
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
5) Conocer mejor las causas del éxito/fracaso de las
restauraciones antes de actuar
Cortina et al. (2011). J Arid Environ, en prensa
• Las características ambientales de cada
sitio parecen ser más importantes que los
propios tratamientos de plantación a la hora
de determinar el éxito de la misma
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6) Aumentar la diversidad de especies utilizadas, pasando
de especies arbóreas (Pinus sp.) a arbustivas
Cortina et al. (2011). J Arid Environ, en prensa
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Restauración de la función y la biodiversidad en ecosistemas áridos
7) Considerar otros elementos a la hora de restaurar:
costra biológica y elementos abióticos
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8) Fomentar el establecimiento de áreas piloto de
restauración
• Permiten la demostración de las últimas técnicas a una escala real de
gestión.
• Sirven de puente entre la investigación y la gestión.
• Son buenos recursos para la docencia y la gestión adaptativa.
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9) Identificar objetivos y metas de la restauración
• El objetivo de las actuaciones de
restauración no tiene por qué ser el
establecimiento de una vegetación
potencial o de referencia. Los
restauradores deben tener en cuenta
las distintas comunidades que
pueden establecerse en un lugar
determinado
• Las metas de cualquier proyecto de
restauración deberían definirse en
términos de funcionamiento
ecosistémico, así como en función
de los bienes y servicios prestados
por los ecosistemas y demandados
por la sociedad.
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10) Valorar la vegetación y la biodiversidad que tenemos
en nuestras zonas áridas
• Los ecosistemas no arbóreos semiáridos pueden ser perfectamente
funcionales y muy diversos.
• Eliminar prejuicios sobre etapas sucesionales o “superioridad” de
ciertos tipos de vegetación frente a otros
• Muchas veces la mayor diversidad la encontramos en lo que no vemos
a simple vista.
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Agradecimientos
http://www.escet.urjc.es/biodiversos/espa/personal/fernando/index.html