Biodiversidad y Cambio Climático

Monitoreo del Impacto del Cambio Climático en la Biodiversidad de los ecosistemas de Paramo en el Parque Nacional Pococarpus, Ecuador.

Introducción

El presente estudio de caso forma parte del proyecto Monitoreo a Largo Plazo del Impacto del Cambio Climático en la Biodiversidad de Ecosistemas de Páramo del Parque Nacional Podocarpus (MICCAMBIO) implementado por la Universidad Nacional de Loja. Este proyecto forma parte de la iniciativa global GLORIA. Dentro de este proyecto se ha seleccionado un sitio permanente de monitoreo, mismo que se encuentra ubicado en el sector sur-occidental del Parque Nacional Podocarpus (PNP).

El PNP, cubre una extensión de 146.280 hectáreas, de las cuales el 8% corresponden a ecosistemas de páramo (Becking 2004).  Estos ecosistemas se encuentran distribuidos en un rango altitudinal entre los 2800 y 3800 m s.n.m., sobre la cordillera oriental de los Andes. Se trata de ambientes húmedos (2.000 a 4.000 mm de precipitación anual) y muy fríos (temperatura diaria promedio de 10 °C con mínimas de hasta -3 °C). Estos páramos tienen mayor diversidad y endemismo en el Ecuador, debido principalmente  a su ubicación dentro de la formación de Huancabamba y por estar en contacto con la zona Tumbesina, entre las cuencas Amazónica y del Pacífico, lo cual origina una zona de transición de los páramos de norte de los Andes hacia la Puna más al sur en el Perú (Becking 2004, Lozano et al. 2003, Herbario LOJA 2000, Apolo 1984).

En este contexto, el establecimiento de un espacio geográfico permanente de monitoreo a largo plazo tiene como objetivo principal la generación de información que fundamente el entendimiento del cambio climático, facilite el estudio comparativo con otras regiones de los Andes y del mundo, y permita estructurar estrategias de adaptación local y regional.

Problema a resolver

A pesar que el Ecuador ha estado involucrado en procesos globales relacionados con el cambio climático desde la década del 90, ya sea a través de la ratificación en 1994 de la CMNUCC, del Protocolo de Kyoto en 1998; así como mediante el desarrollo de más de 60 estudios. Se ha avanzado relativamente poco en el diseño e implementación de investigaciones de largo plazo, que permitan generar información y conocimientos de los impactos y la vulnerabilidad a diferentes escalas. Sobre todo en lo relacionado a los impactos en los elementos de la biodiversidad que evalúen los impactos a nivel local para proyector escenarios a nivel regional.

En el Ecuador las alteraciones de los patrones de precipitación y temperatura a nivel espacial y temporal se manifiestan cada vez con más frecuencia, cuyos impactos inciden en los ciclos naturales que sostienen los medios de vida de las poblaciones (Encalada 2008).  Existen evidencias para el país que indican un incremento de la precipitación sobretodo en la región Litoral e Insular en esta última con un valor de cambio positivo del 200 %. Por otro lado, la temperatura ha experimentado incrementos de 1 °C tanto en las cuatro regiones naturales del país (Ontaneda et al. 2002). La Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo (2007) indica que en el país existe un aumento progresivo de eventos climático extremos como inundaciones, sequías y temperaturas extremas ocurridas en el periodo entre 1990 y 2006.

Entre los ecosistemas terrestres más vulnerables, se encuentran los páramos en razón que estos están mayormente condicionados por temperaturas bajas (Pauli et al. 2003). El Ecuador está atravesado por la Cordillera de los Andes, lugar donde se sitúan los ecosistemas de páramo, considerados como unos de los “hot spots” mundiales y además donde el aumento de la temperatura se manifiesta de manera más acentuada, afectando a la biodiversidad y la prestación de bienes y servicios.

Acciones para responder a los impactos del cambio climático

A partir del 2908, con la vigencia de la Constitución Política, la naturaleza adquiere mayor importancia, especialmente porque se agrega la figura jurídica como sujeto de derecho, condición que le otorga mayor visibilidad y vigor sobre todo cuando se enfrenten intereses económicos y de conservación. Además en diciembre del 2009 se crea la Subsecretaría de Cambio Climático, cuya misión es liderar acciones de mitigación y adaptación del país para enfrentar el cambio climático y promover las actividades de conservación que garanticen la provisión de los servicios ecosistémicos.

El Ministerio de Ambiente ha priorizado el tema de la mitigación y adaptación al cambio climático. Para ello ha construido instrumentos que soportan esta priorización. Entre las que se destacan están la Política Nacional Ambiental, la Estrategia Nacional de Cambio Climático y la Estrategia Nacional REDD. Entre los principales ejes que direccionan la actuación del MAE se mencionan: i) fortalecimiento de la capacidad científica; ii) la vigilancia del sistema del clima, registro de emisiones de GEI y análisis de vulnerabilidad; iii) mitigación de emisiones de GEI y adaptación al cambio climático; y iv) fomento de capacidades institucionales y concienciación ciudadana sobre el cambio climático.

En lo que concierne al tema de adaptación, en el Ecuador, existen dos iniciativas piloto que el MAE conjuntamente con apoyo internacional está desarrollando y que contribuyen con importantes herramientas e insumos técnicos para su réplica a nivel nacional y regional.

  • El Proyecto de Adaptación al Cambio Climático a través de una Efectiva Gobernabilidad del Agua en Ecuador (PACC), cuya finalidad es reducir la vulnerabilidad del Ecuador ante el Cambio Climático a través del manejo efectivo del agua, desarrollo de capacidades específicas, manejo de información y conocimientos, y mecanismos financieros flexibles para promover iniciativas locales en el manejo sostenible del agua.
  • Proyecto Regional Andino de Adaptación al Cambio Climático (PRAA), con la finalidad de fortalecer la capacidad de resiliencia de los ecosistemas y economías locales frente a los impactos del retroceso glaciar en los Andes tropicales, mediante la implementación de actividades piloto de adaptación  en áreas seleccionadas de Ecuador, Perú  y Bolivia).

Con relación a procesos investigativos, se menciona el cado del proyecto Monitoreo a Largo Plazo del Impacto del Cambio Climático en la Biodiversidad de Ecosistemas de Páramo del Parque Nacional Podocarpus (MICCAMBIO), mismo que es implementado en una de las regiones más diversas del Ecuador. Este proyecto forma parte de las 76 regiones piloto distribuidas en todo el mundo que forman parte de la red de monitoreo del cambio climático llamada GLORIA, y constituye uno de los 16 sitios de monitoreo en los Andes tropicales. El proyecto en su primera fase contempla de una duración de cinco años, etapa en la cual se puedan disponer de insumos que brinden un aporte científico y puedan ser usados por las instancias pertinentes para el desarrollo de mecanismos de adaptación al cambio climático en los ecosistemas de páramo.

Resultados

Se ha identificado y seleccionado una zona piloto que será usada para el monitoreo continuo de los impactos del cambio climático en la biodiversidad de los páramos del Sur del Ecuador. Donde se ha generado la línea de base florística y se han construido tendencias de futuros cambios en el comportamiento de especies seleccionadas.

Selección e identificación de la zona piloto del PNP

La zona piloto del PNP se compone de tres cimas situadas en el filo de la Cordillera Oriental de los Andes, a lo largo de la gradiente altitudinal del páramo (ver Fig. 1a). Las cimas se distribuyen en un rango altitudinal de 3200 a 3400 m snm. (Fig. 1b).  Toda el área se caracterizada por la ausencia de intervención antrópica, la influencia de similares condiciones climáticas y se desarrollan en pendientes que van de moderadamente escarpadas a escarpadas.

Figura 1. Localización de la zona piloto de monitoreo a largo plazo. a) Zona piloto dentro del contexto Ecuador  y el PNP, y b) distribución de las cimas dentro de la zona piloto a lo largo de la gradiente altitudinal del páramo.

Cada cima consta de dos áreas cimeras, la superior ubicada a 5 m de desnivel desde el punto cumbre y la inferior a 10 m de desnivel desde el punto cumbre. En el área superior se establecieron cuatro parcelas de 3×3 metros en cada cima y en dirección a los puntos cardinales (N, S, E y O); las parcelas fueron divididas en nueve cuadrantes de 1m2, donde las parcelas ubicadas en las esquinas fueron aquellas usadas para el monitoreo permanente. En total 48 parcelas fueron instaladas y monitoreas para la zona piloto (ver Fig. 2).

Figura 2. Vista lateral de una cima, con las curvas de nivel y diseño del muestreo esquemático. Los cuadrantes en negro representan las parcelas permanentes.

Diversidad florística de la zona piloto del PNP

Las parcelas permanentes de la zona piloto del PNP registran 86 especies, 60 géneros y 33 familias dentro de las cuales las más representativas son Asteraceae, Ericaceae y Poaceae. En cuanto a las especies características de estos páramos se encuentran Tillandsia aequatorialis y hierbas bambusoides como Chusquea neurophylla y Neurolepis nana. De acuerdo a los índices de diversidad que se presentan en la figura 3, se puede observar que las tres cimas tienen valores altos, presentándose diferencias significativas entre las cimas CIA y CIB, que son las más cercanas; mientras que entre CIA y CIC no hay diferencias marcadas pese a que son las cimas más lejanas y representan los límites altitudinales inferior y superior de la zona piloto del PNP.

Figura 3. Índice de diversidad de Shannon promedio entre cimas, las barras indican el error estándar respecto al promedio n=16, letras iguales indican que no hay diferencias significativas (Test Tukey p≤0.05) determinadas con un ANOVA realizado mediante el SPSS 16.

Por su parte el índice de similitud de Simpson señala que todas las cimas son medianamente similares (37 %), sin embargo las que tienen mayor similitud son la CIB y CIC (44 %), mientras que la CIA guarda una similitud un poco menor con respecto a las anteriores. Por otro lado al realizar el análisis entre las direcciones se pudo observar que aquellas exposiciones que comparten más elementos florísticos son la Oeste, Sur y Norte de las cimas CIB y CIC (ver Figura 4).

Figura 4. Análisis clúster para la determinación de similitudes con el Índice de Simpson mediante el programa PAST 1.91.

La diversidad florística encontrada indica que la zona piloto contiene una muestra representativa de la vegetación existente en los páramos de la región sur del Ecuador, ya que las 86 especies registradas en este estudio, representan el 39 % de lo encontrado por el Herbario LOJA (2000), quienes muestrearon 116 parcelas de 25 m2 en cinco sitios del PNP. Las familias y especies más conspicuas, son precisamente aquellas que diferencian a los páramos arbustivos del Sur con respecto a los páramos del Norte.

Entre las cimas, no existe un patrón definido con respecto a la altitud, contrario a lo que otros autores (Bertin et al. 2003, Villar y Benito 2003, Erschbamer et al. 2006) manifiestan al determinar que la diversidad aumenta o disminuye con relación a la gradiente altitudinal. Igual patrón se obtiene con respecto a la similitud, en donde las cimas más cercanas son las más disímiles, contrastando con lo encontrado por Sklenár y Jørgensen (1999), donde la similaridad entre formaciones cimeras decrece conforme incrementa la distancia entre las mismas.

Estas variaciones probablemente se deban a la ubicación de CIA, en el límite más bajo y en una zona de ecotono entre el bosque andino y el páramo, por lo que estos lugares de transición son de gran importancia para identificar el posible cambio del límite en un futuro producido por las variaciones climáticas y predecir el destino de las especies en mayores altitudes (Kazakis et al. 2007, Pauli et al. 2007).  Otro de los factores que podría estar influenciando dentro de las cimas, es la disponibilidad de condiciones apropiadas para la colonización por parte de especies que se encuentran a menores altitudes (Sklenář y Ramsay 2001); esto en CIA podría darse por estar una zona de transición, y en CIC se podría deber a que esta cima se convierte en el último espacio para la migración de las especies.

Determinación de patrones de comportamiento de diez especies frente a escenarios de cambio climático

De las 86 especies registradas en la zona piloto del PNP, se consideró aquellas que se encontraron presentes en las tres cimas, de consistencia semileñosa o leñosa longevas, en mal estado de conservación y con mayores valores de densidad y dominancia. De esta manera, se seleccionaron como especies indicadoras del cambio climático para los páramos del sur del Ecuador a: Arcytophyllum setosum, Bomarea brachysepala, Chusquea neurophylla, Disterigma empetrifolium, Escallonia myrtilloides, Ilex myricoides, Miconia dodsonii, Vaccinium floribundum, Valeriana microphylla y Weinmannia fagaroides.

Luego considerando valores climáticos (temperatura y precipitación tomados de la base de datos de las estaciones meteorológicas) y topográficos (recopilados de estudios anteriores en el sitio de interés), se elaboró mapas de distribución potencial actual de las especies en la zona de páramos del PNP mediante el programa IDRISI Taiga versión 16.04 (ver Figura 5a).  Con referencia a estos mapas y los datos climáticos provistos por el WorldClim dentro del modelo de circulación general HadCM3 escenario A2a, de 1 km ² de resolución, se elaboró los mapas de distribución potencial al 2020 usando IDRISI Taiga versión 16.04 (ver Figura 5b).

Figura 5: a) Distribución potencial actual de las especies indicadoras de cambio climático en el año 2009, con una temperatura promedio de 11,2 ºC y una precipitación promedio de 102,2 mm (n= 50 años), en donde las especies ocupan 88,2 % de la superficie del páramos del PNP; b) Distribución potencial futura para el año 2020 bajo un escenario de cambio positivo de temperatura y precipitación  de 12,8 °C y 110 mm respectivamente, en donde las especies ocupan solamente el 9,8 % de la superficie del páramo del PNP.

A partir de estos escenarios, se determina que para el año 2020 la distribución natural de todas las especies seleccionadas se alterará significativamente, siendo Chusquea neurophylla, Valeriana microphylla, y Miconia dodsonii las más afectadas, ya que su rango de distribución geográfica es más restringido y tienen requerimientos más específicos de precipitación y temperatura por lo que tienen una respuesta más lenta a dichos cambios, produciéndose una reducción de su hábitat equivalente al 93 % dentro de los páramos del PNP.  Esta tendencia podría conllevar a la desaparición de las especies, con la consecuente degradación de los páramos del PNP, tal como lo mencionan Jiménez (2009) y Enquist (2002) al decir que los páramos o los ecosistemas ubicados a mayores altitudes son los más sensibles a las variaciones climáticas, principalmente en lo que respecta a los incrementos de temperatura, ya que estar más adaptados al frío

Consolidación de redes de investigación del cambio climático

Uno de los primeros alcances de GLORIA a nivel sudamericano, es la formación de la Red Andina GLORIA, de la cual el Ecuador también forma parte conjuntamente con países como Argentina, Perú, Chile, Bolivia, Venezuela y Colombia representados a través de las universidades y centros interesados en desarrollar investigaciones del cambio climático en los Andes.

Por ello el aporte de la Universidad Nacional de Loja, a través de la ejecución del proyecto MICCAMBIO ha sido de gran importancia, ya que ha permitido una participación más activa del Ecuador en reuniones, talleres y conferencias, en las que se ha propiciado espacios para el intercambio de los conocimientos y experiencias adquiridos durante esta fase, además se ha contribuido a la generación de protocolos adaptados para la región andina (e.g. Ojeda et al. 2010) y a la propuesta de metodologías que permitan la obtención de mejores resultados, una de ellas consiste en la Cuantificación de la cobertura en las áreas cimeras para los sitios piloto GLORIA en los páramos y otra vegetación densa tropical de la región Andina (Aguirre y Schwarzkopf en prep.), la misma que se está validando en el PNP con el apoyo de la Universidad Nacional de Loja y en lo posterior podrá ser utilizada para futuros monitoreos en otras localidades de los Andes.

Conclusions and Recommendations

Los estudios de monitoreo a largo plazo, permiten proveer de evidencia científica relevante acerca de los impactos del cambio climático que puede ser utilizada por las personas interesadas y tomadores de decisiones a diferentes niveles. Por lo que es importante que más universidades organizaciones gubernamentales y no gubernamentales se involucren en este tipo de investigaciones, lo que permitirá la interacción entre diferentes entidades y la transferencia de información que puede servir como línea base para estudios más detallados.

Es necesario seguir creando protocolos que permitan el monitoreo en diversos ecosistemas, y puedan ser utilizados en otras regiones, para disponer de información recopilada con el mismo nivel de detalle, lo cual a su vez facilitará la creación de tendencias del comportamiento de la biodiversidad a nivel regional.

Los páramos de la Región Sur del Ecuador son ecosistemas bastante diversos y poco alterados, con microclimas muy específicos que generan diferentes patrones en cada sitio; su importancia hídrica para la región, así como su gran valor biológico, paisajístico y cultural, acentúan la necesidad de continuar investigando estos sitios para prever los posibles impactos del cambio climático y elaborar estrategias que permitan enfrentar el fenómeno. Para ello los procesos de modelamientos, puede ser herramientas útiles para puede ser usados no solamente para conocer el cambio de las especies en diferentes escenarios climáticos.

Literatura citada

Aguirre N. & T. Schwarzkopf (en prep.) Cuantificación de la cobertura en las áreas cimeras para los sitios piloto GLORIA en los páramos y otra vegetación densa tropical de la región Andina. Propuesta metodológica.

Apolo W. (1984) Plan de Manejo Parque Nacional Podocarpus. Ministerio de Agricultura y Ganadería. Programa Nacional Forestal. Quito, Ec. 86 pp.

Becking M. (2004) Sistema microregional de conservación Podocarpus. Tejiendo (micro) corredores de conservación hacia la cogestión de una Reserva de Biosfera Cóndor-Podocarpus. Programa Podocarpus. Loja, Ec.   Imprenta Monsalve Moreno.  p. 35-36.

Bertin L., R. Dellavedora, M. Gualmini, G. Rossi & M. Tomaselli (2003) Monitoring plant diversity in the Northern Apennines Italy. Disponible en http://www.gloria.ac.at/GLORIA_papers/Bertin_etal_2001_Monitoring_plant_diversity__Northern_Apennines_ARCH_GEOBOT.pdf (Consultado Marzo, 01 2010).

Encalada M. (2008) Política y estrategia nacional sobre el cambio climático para el Ecuador. 31 pp.

Enquist C. (2002) Predicted regional impacts of climate change on the geographical distribution diversity of tropical forest in Costa Rica. Journal of Biogeography 29:519- 534.

Erschbamer B., M. Mallaun & P. Unterluggauer (2006) Plant diversity along altitudinal gradients in the Southern and Central Alps of South Tyrol and Trentino (Italy). Disponible en: http://www.gloria.ac.at/GLORIA_papers/Erschbamer_etal_2006_Plant_diversity_along _ alt itudinal_gradients__S_and_CentralAlps_GREDLERIANA.pdf  (Consultado Enero 14, 2010).

Herbario LOJA (2000) Diagnóstico de la vegetación natural y de la intervención humana en los páramos del Parque Nacional Podocarpus.  Programa Podocarpus. Informe final. Loja, Ecuador. 75 pp.

Jiménez M. (2009) Resiliencia de los ecosistemas naturales terrestres de Costa Rica al cambio climático. Tesis para optar por el grado de: Magister Scientiae en Manejo y Conservación de Bosques Tropicales y biodiversidad. Programa de Educación para el Desarrollo y la Conservación a la Escuela de Posgrado del CATIE. Turrialba – Costa Rica. 140 pp.

Kazakis, G., D. Ghosn, I. Vogiatzakis & V.  Papanastasis (2007) Vascular plant diversity and climate change in the alpine zone of the Lefka Ori, Crete. Disponible en http://www.gloria.ac.at/GLORIA_papers/Kazakis_etal_2007_Vascular_plant_diversity_Biodivers.pdf  (Consultado Enero 11, 2010).

Lozano P., T.Delgado & Z. Aguirre (2003)  Estado actual de la flora endémica exclusiva y su distribución en el Occidente del Parque Nacional Podocarpus.  Publicaciones de la Fundación Ecuatoriana para la Investigación y Desarrollo de la Botánica.  Loja, Ecuador. 180 pp.

Ojeda T., P. Eguiguren, N. Aguirre (2010) Protocolo para la instalación de sitios piloto para el monitoreo del impacto cambio climático en la biodiversidad: Caso práctico de los ecosistemas de páramo del Parque Nacional Podocarpus. Loja, Ecuador.

Ontaneda G., G. García & A. Arteaga (2002) Evidencias del cambio climático en Ecuador. Actualización. 81 pp.

Pauli H., M. Gottfried, D. Hohenwallner, K.  Reiter, R. Casale & G. Grabherr (2003) Manual para el trabajo de campo del proyecto GLORIA. Instituto de ecología y conservación biológica.  Universidad de Viena. Disponible en: http://www.gloria.ac.at/downloads/GLORIA_MS4_Web_espanol.pdf (Consultado Enero 29, 2010)

Pauli H., M. Gottfried, K. Reiter, C.  Klettner & G. Grabherr (2007) Signals of range expansions and contractions of vascular plants in the high Alps: observations (1994–2004) at the GLORIA*master site Schrankogel, Tyrol, Austria.  Disponible en: http://www.gloria.ac.at/GLORIA_papers/Pauli_etal_2007_Signals_of_range_expansions_and_contractions__GLORIA_Schrankogel_GCB_1282.PDF (Consultado Marzo, 01 2010).

Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo (2007) Plan Nacional de Desarrollo 2007-2010.  504 pp.

Subsecretaría de Cambio Climático del Ministerio del Ambiente de Ecuador (2009) El cambio climático en el Ecuador: información Ministerio del Ambiente. Quito, Ecuador.

Sklenář P. & P. Jørgensen (1999) Distribution patterns of paramo plants in Ecuador. Disponible en: http://www.jstor.org. (Consultado Marzo  09, 2010).

Sklenář P. & P. Ramsay (2001) Diversity of zonal páramo plant communities in Ecuador. Diversity and distribution 7: 113-124. Disponible en: http://www.jstor.org/stable/2673344. (Consultado Marzo 07, 2010).

Villar L. & J. Benito (2003) La flora alpina de Europa y el cambio climático: El caso del Pirineo central. Disponible en http://www.aeet.org (Consultado Marzo 10, 2010).

 

Preparado por. Nikolay Aguirre, Tatiana Ojeda y Paul Eguiguren, Dic. 2011. Universidad Nacional de Loja.

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Acerca de Nikolay Aguirre

Ingeniero Forestal con una especialidad en gestión de ecosistemas y biodiversidad, y Ph.D. en Ciencias Forestales otorgado por la Universidad Técnica de Munich (Alemania). Profesor titular del Area Agropecuaria y de Recursos Naturales Renovables; y Director Científico de la Línea de Investigación Biodiversidad y Biotecnología de la Universidad Nacional de Loja (Ecuador); donde ha sido supervisor de más de 40 trabajos de grado y postgrado. Ha participado y liderado investigaciones sobre la ecología, manejo, restauración, y cambio climático en ecosistemas tropicales en varios países de Latinoamérica por mas de 15 años. Autor y coautor de 70 publicaciones de artículos, capítulos de libros, y libros. Ha participado en el desarrollo de sistemas de monitoreo forestal, estrategias y políticas para mitigación y adaptación al cambio climático y propuestas técnicas de manejo forestal, biodiversidad y servicios ecosistémicos. También se ha desempeñado como experto y asesor para organizaciones nacionales e internacionales; entre otros el Ministerio del Ambiente, Distrito Metropolitano de Quito, FONAG, CARE, CONDESAN, FAO, GFA/KfW, Banco Mundial, GIZ, PNUD, empresas y Universidades. Revisor par de revistas científicas indexadas.
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