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Análisis de los efectos del cambio global sobre el ecotono bosque – páramo: un enfoque de
integración de escalas
Dimas Acevedo, Michelle Ataroff, Eulogio Chacón-Moreno1, Raphael Dulhoste, Carlos
García, Luis D. Llambí1, Fermín Rada, Liccia Romero, Guillermo Sarmiento2, Lina
Sarmiento, Teresa Schwarzkopf y Julia K. Smith.
Instituto de Ciencias Ambientales y Ecológicas (ICAE), Facultad de Ciencias, Universidad de
Los Andes, Mérida 5101, Venezuela.
Introducción
A nivel mundial están ocurriendo cambios relativamente rápidos en el funcionamiento y
distribución continental de los ecosistemas como consecuencia del cambio climático global, el
crecimiento de la población humana y la globalización de las actividades económicas y los
mercados (Turner et al. 1990, Meyer & Turner 1994, Chapin et al. 1997, 2000). Aunque
muchos procesos ecosistémicos parecen estar siendo afectados, como la fotosíntesis, la
asignación de carbono de las especies, la dinámica hídrica y la descomposición y
mineralización de la materia orgánica (Schultze & Mooney 1994, Schlesinger 1997) todavía
no está claro como cada cambio específico pudiera afectar cada proceso particular y como el
ecosistema en su conjunto y sus límites pudieran responder a las nuevas condiciones. Pocos
estudios han identificado los mecanismos que pudieran mediar una transición climáticamente
inducida entre ecosistemas contrastantes en términos de estructura y función.
En Sur América, donde todavía se encuentran grandes áreas de ecosistemas naturales y
semi-naturales, es particularmente importante predecir el comportamiento de los ecosistemas
bajo escenarios de cambio global. En el continente, los límites entre los ecosistemas abiertos
herbáceos y los ecosistemas boscosos han sufrido cambios muy marcados desde el
Pleistoceno tardío hasta el presente. Estos cambios han sido consecuencia tanto del cambio
climático asociado a los ciclos glaciales-interglaciales como de la larga historia de ocupación
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Ponentes
Coordinador de la investigación
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humana. Por otro lado, la velocidad de los mismos ha aumentado de manera dramática
durante las últimas tres a cuatro décadas como resultado de la expansión de la frontera
agrícola y la intensificación del uso de la tierra.
En los Andes de Venezuela, las selvas nubladas montanas alcanzan los 3000 a 3400 m,
altitud a partir de la cual comienzan los páramos (Monasterio 1980, van der Hammen et al.
1983, Monasterio & Sarmiento 1991, Sarmiento et al. 2003). Esta línea de árboles ha
mostrado amplios desplazamientos altitudinales siguiendo los cambios climáticos asociados
con las glaciaciones (van der Hammen 1974, 1981, 1985, Salgado Labouriau et al. 1974). La
expansión de la agricultura, la ganadería y otros usos de la tierra está modificando
radicalmente la distribución original en áreas de uso intensivo como son varios de los mas
extensos valles altiandinos. El límite actual entre los dos ecosistemas es complejo, dada la
influencia de una amplia gama de factores meso-climáticos que varían conjuntamente con la
exposición, pendiente, material parental y geografía de las principales cadenas montañosas
Andinas (Monasterio y Reyes 1980, Azocar y Monasterio 1980). Por todo esto, no es una
tarea fácil predecir como los cambios en la temperatura y la precipitación pudieran afectar a
ambos ecosistemas y sus límites.
El objetivo principal de este trabajo es comprender y predecir el comportamiento de
dos ecosistemas contrastantes: la selva montana y el páramo, así como el posible
desplazamiento de sus límites, en diferentes escenarios de cambio global. Este objetivo es
llevado a cabo a través de un enfoque metodológico que involucra la caracterización y
modelización de los procesos ecológicos a diferentes escalas espaciales y temporales de
análisis (Figura 1).
Esta investigación forma parte de un proyecto internacional financiado por el Instituto
Interamericano para Estudio del Cambio Global (IAI CRNII 005) que tiene el objetivo de
comprender la dinámica del ecotono de contacto entre la vegetación boscosa y la vegetación
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abierta en Canadá, Argentina, Brasil y Venezuela (From Landscape to Ecosystem: Acrossscales Functioning in Changing Environments, LEAF). A continuación presentamos el
enfoque metodológico utilizado en este proyecto de investigación y los principales resultados
que se están obteniendo, así como su integración.
A
B
Figura 1 Escala espacial (a) y temporal (b) de análisis de los procesos ecológicos allí mencionados
para el ecotono bosque-páramo en los Andes venezolanos
Área de estudio
Para la escala regional y de paisaje se analizaron los procesos de cambio de coberturas, y se
modeló la distribución del límite o ecotono de contacto entre el bosque y el Páramo para el
núcleo central de Los Andes venezolanos (Figura 2a). Para analizar los impáctos del uso de la
tierra sobre la dinámica del limite se analizaron ventanas de mayor escala en la zona de
contacto entre la selva nublada montana alta y el Páramo en los alrededores de la estación La
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Aguada del sistema teleférico de Mérida en el Parque Nacional Sierra Nevada y áreas de
contacto y gradiente altitudinal entre el Bosque Paramero y el Páramo en el sector La
Arenosa, en la vertiente llanera.
Para los niveles de análisis a mayor escala (gradientes-ecosistemas) se realizaron los
estudios en el gradiente altitudinal en la zona de contacto entre la selva nublada montana alta
y el Páramo en los alrededores de la estación La Aguada del sistema teleférico de Mérida en
el Parque Nacional Sierra Nevada (Figura 2b).
a
b
Figura 2 Localización del área de estudio para el análisis regional y de paisaje (a) y análisis a mayor escala (b).
El círculo blanco en la figura a, muestra la localización de los estudios a mayor escala realizados en b.
Enfoque conceptual-metodológico y resultados
a) Análisis regional del límite bosque-páramo (escala de Paisaje)
El objetivo es determinar el límite actual, relacionándolo con variables climáticas, geológicas
y topográficas. Por otra parte se determinó la magnitud de los posibles cambios sufridos en
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los últimos 50 años (análisis multitemporal), así como la influencia humana y los procesos
productivos responsables de los cambios en la distribución de los ecosistemas. La herramienta
fundamental para estos análisis son las imágenes remotas: fotos aéreas e imágenes satelitales.
Además se estudió y determinó la distribución potencial del ecotono de contacto entre el
bosque nublado y el páramo en relación a las características ambientales. A partir de esta
relación se modeló dicha distribución del ecotono en escenarios de cambio climático.
b) Caracterización de la Vegetación y sus Factores Moduladores: Análisis de Gradientes
Para intentar distinguir los efectos de factores climáticos de aquellos derivados de los cambios
en el uso de la tierra, trabajamos dentro del Parque Nacional Sierra Nevada (estación del
teleférico La Aguada), donde la influencia humana sobre selva y páramo ha sido mínima en
los últimos 50 años (principalmente ganadería extensiva con muy bajas cargas animales).
Nuestro análisis se desarrolló en primer lugar a la escala de gradiente y parcelas. Para
esto, se definieron 3 transectas entre los 3250 y 3550 m con exposiciones contrastantes (desde
el Oeste al Norte). En cada transeca se establecieron parcelas en páramo abierto, islas de
bosque, lenguas de páramo y bosque en la zona de ecotono y zonas de bosque continuo. En
cada una se monitoreó continuamente la temperatura del aire y del suelo, el contenido de agua
en el suelo y la radiación fotosintéticamente activa incidente sobre el dosel de la vegetación
(PAR). Para esto, se instalaron pequeñas estaciones automáticas de monitoreo climático en
cada parcela (micro estaciones HOBO). Asimismo medimos con métodos cuantitativos
(método del cuadrado puntual) la cobertura de las especies de plantas vasculares y formas de
vida presentes en cada parcela, y el área basal y la densidad de cada especie arbórea en el
caso de la selva montana. Igualmente se tomaron en cada parcela muestras de los diferentes
horizontes del suelo para caracterizarlos desde un punto de vista físico-químico, pedogenético
y ecológico.
c) Funcionamiento ecosistémico
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El análisis del funcionamiento de los ecosistemas se centró en dos aspectos principales:
dinámica de descomposición de la materia orgánica y flujos del agua.
Por una parte la descomposición de los materiales vegetales en el suelo fué estimada
mediante experimentos sencillos de campo, colocando in situ un material standard bajo
diferentes condiciones a lo largo del gradiente altitudinal (efecto del sitio sobre la dinámica de
la materia orgánica). Así mismo, se tomó suelo de las diferentes parcelas ubicadas en las
transectas y se realizaron experiencias de mineralización de carbono en el laboratorio en
condiciones estándar (efecto de la características del suelo y de la materia orgánmica sobre la
dinámica de la materia orgánica). A partir de esta información se pretende definir modelos
predictivos sobre la mineralización de la materia orgánica según sus características y bajo
diferentes condiciones ambientales. Esto permitirá a su vez, evaluar los posibles efectos del
cambio climático sobre la dinámica de acumulación de MOS.
Los flujos hídricos se están analizando detalladamente en dos sitios: uno en el límite
superior del bosque y otro en el límite inferior del páramo. Se están monitoreando los
procesos como precipitación vertical, precipitación horizontal (neblina), intercepción de la
lluvia por la vegetación, escorrentía superficial, almacenamiento de agua en el suelo y drenaje
profundo. Con esta información y los datos sobre pérdidas por evapotranspiración se
establecerán los respectivos balances hídricos anuales en las diferentes situaciones
fisionómicas en la zona de transición.
d) Dinámica de la vegetación en el ecotono
Para entender la posible dinámica de avance de un ecosistema sobre el otro analizamos
mediante experimentos sencillos en el campo (transplante de plántulas, remoción de
coberturas) la influencia de la radiación y la temperatura sobre el establecimiento de plántulas
en el páramo abierto inmediatamente sobre el límite del bosque continuo. Así mismo,
caracterizamos las condiciones bióticas y abióticas en la vecindad inmediata de las plántulas
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de la principal leñosa que se establece en el páramo, para examinar los sitios seguros para el
establecimiento y avance de esta especie. Así mismo, en un área agrícola abandonada en los
años 60 realizamos un análisis de la estructura de la vegetación en parcelas en sucesión y
áreas no cultivadas a lo largo del gradiente bosque páramo. Este estudio nos permitió analizar
el efecto de la denudación (remoción de competencia) sobre la dinámica de la vegetación en
el límite y comparar la capacidad de colonización de plantas del páramo y del bosque en
espacios abiertos. Así mismo, nos permitió analizar el efecto de la intervención antrópica
(agricultura y posterior abandono) sobre la dinámica del límite.
e) Síntesis de la información y desarrollo de modelos dinámicos
La información de campo y de laboratorio obtenida en las diferentes escalas de análisis se
utilizará para alimentar diferentes modelos funcionales y de dinámica de sistemas que son
utilizados tanto para comprender el funcionamiento de las especies, ecosistemas y paisajes
como para predecir la respuesta de los procesos funcionales frente a alteraciones en las
variables externas que las modulan. De esta manera podrán predecirse las posibles respuestas
frente a los diferentes escenarios de cambio global que se esperan pudieran tener lugar en el
futuro próximo y permitirán tomar medidas adecuadas de adaptación.
Consideraciones finales
Muchos de los resultados de cada una de las escalas de análisis han sido obtenidos a través de
diversas tesis de grado de la Licenciatura en Biología y del Postgrado en Ecología Tropical,
ambos de la Universidad de Los Andes en Mérida, que ya han sido concluidas o están en
curso (7 tesis de pregrado: Lirey Ramirez, Alberto Arzac, Yolanda Cáceres, Patricia Suárez,
Wiston Santaella, Erica Rodríguez y Samantha Ruiz; 4 tesis de postgrado: Johanna Puentes,
Wilmer Gonzales, Francisca Ely (Doctorado) y Raphael Dulhoste (Docotrado).
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Esta investigación también ha sido posible al aporte del personal técnico del ICAE, en
las personas de Nelson Márquez, Alejandra Soto, Jesus Eloy Torres, Darcy Suárez, Williams
Dugarte y Zulay Méndez.
Esta investigación se encuentra en una fase de análisis e integración de los resultados
obtenidos en las diferentes escalas de análisis, y esperamos que permita comprender el
funcionamiento del ecotono bosque – páramo y su respuesta en diferentes escenarios de
cambio ambiental.
Literatura citada
Azócar, A. & Monasterio, M. 1980. Estudio de la variabilidad meso y microclimática en el Páramo de Mucubají.
En M. Monasterio (Ed.): Estudios Ecológicos en los Páramos Andinos, 226-262. Ediciones de la
Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela.
Chapin, F.S.III & Starfield A.M. 1997. Time lags and novel ecosystems in response to transient climatic change
in arctic Alaska. Climatic Change 35: 449-461.
Meyer, W.B. & Turner, B.L. 1994. Changes in Land Use and Land Cover. A Global Perspective. Cambridge
University Press, UK.
Monasterio, M. (Ed.). 1980. Estudios Ecológicos en los Páramos Andinos. Ediciones de la Universidad de los
Andes, Mérida, Venezuela.
Monasterio, M. & Reyes, S. 1980. Diversidad ambiental y variación de la vegetación en los páramos de los
Andes Venezolanos. In M. Monasterio (Ed.): Estudios Ecológicos en los Páramos Andinos, 47-92.
Ediciones de la Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela.
Monasterio,M. & Sarmiento, L. 1991. Adaptive radiation of Espeletia in the cold Andean tropics. TREE 6: 387391.
Salgado-Labouriau, M.L., Schubert, C. & Valastro Jr, S. 1977.Paleoecologic analysis of a Late-Quaternary
terace from Mucubají, Venezuelan Andes. J. Biogeography 4: 313-325
Schultze, E. & Mooney, H.A. (Eds.) 1994. Biodiversity and Ecosystem Function, Springer, Berlin.
Van der Hammen, T. 1974. The Pleistocene changes of vegetation and climate in tropical South America. J.
Biogeography 1: 3-26.
Van der Hammen, T. 1981. The Pleistocene changes of vegetation and climate in the Northern Andes. In S.
Hastenrath (Ed.): The Glaciation of the Ecuadorian Andes, 125-145. Balkema, Rotterdam, The
Netherlands.
Van der Hammen, T. 1985. The Plio-Pleistocene climatic record of the tropical Andes. Journal Geological
Society London 142: 483-489.
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