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Degradación de bosque tropical seco Florencia Montagnini Yale University, F&ES Achotines, Panamá Miércoles 30 enero 2013
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Degradación de bosque tropical
seco
Florencia Montagnini
Yale University, F&ES
Achotines,
Panamá
Miércoles 30
enero 2013
Contenidos
Qué es la degradación, tipos de degradación, niveles de
degradación
Efectos ecológicos de la degradación
• Degradación del ecosistema (estructura y funciones)
• Disturbios: definición
• Tipos y clasificaciones de disturbios:
• -Agente (biótico/abiótico)
• -Origen (exógeno/endógeno)
• -Magnitud
• Disturbios naturales y antropogénicos
• Interacciones y sinergismos
Tipos de disturbios/perturbaciones:
extensión, intensidad, y potencial de
recuperación
Matorral llamado
localmente“Aibal”
Degradación del bosque en la región
semi-árida del Chaco (Bolivia,
Paraguay, Argentina)
Degradación: efectos sobre el ecosistema
Un ecosistema está degradado cuando sus atributos (estructura y
función) han sido afectados por los disturbios.
Por ejemplo, la pérdida de la biodiversidad y la falta de estratos
verticales en un bosque son síntomas de la degradación del
ecosistema (de su estructura).
La disminución de la productividad, problemas del reciclaje de
nutrientes son ejemplos de degradación de funciones del
ecosistema.
Al nivel del paisaje, la degradación incluye efectos sobre los
ecosistemas que son parte del paisaje, lo cual lleva a efectos
sobre atributos del paisaje tales como falta de conectividad,
(fragmentación), y otros.
Causas de la degradación del ecosistema
Los procesos que afectan a la toma o adquisición de recursos por
parte de las plantas y animales (ej. erosión, cambios en la
hidrología), son efectos profundos y en consecuencia tienen un
impacto grande y difícil de remediar.
Otros procesos de degradación causan daños directamente a las
plantas o a los animales (ej. tormentas, sequías que afectan a sus
poblaciones).
En general, es más fácil eliminar las causas que afectan a los
componentes biológicos (plantas, animales, microorganismos),
que las que afectan a los recursos básicos, o a la capacidad de las
plantas de capturar los recursos.
Nivel de degradación
Tipo de paisaje
natural artificial
Protección de la
regeneración
Manejo de la regeneración
Plantación de árboles
Estrategia de restauración
Los disturbios se han definido de diversas maneras, pero la
definición más generalizada y conocida es:
“un disturbio es cualquier evento relativamente discreto
temporalmente, que altera la estructura/función del
paisaje, ecosistema, comunidad, o población, y cambia los
recursos, disponibilidad del substrato, o el ambiente
físico”.
“Los sobrevivientes del disturbio, o los colonizadores que
llegan después de éste, responden al disturbio y a sus efectos,
dependiendo de su adaptabilidad a las nuevas condiciones
existentes”.
Disturbios o perturbaciones
Denudación es el proceso que resulta en un substrato
desnudo, es decir, desprovisto de vegetación, y con suelo
decapitado/horizontes del perfil totalmente eliminados.
La denudación es un tipo de disturbio que elimina a las
plantas y animales existentes en el sitio antes del disturbio.
El nivel o grado de la eliminación de la biota determina si
la sucesión primaria o secundaria se desarrolla en el sitio
denudado, una vez finalizado el efecto del disturbio.
Esto es importante porque determina el tipo de pasos a seguir
para que proceda la restauración.
Tipos y niveles de degradación
Si la denudación es completa y un substrato nuevo ha
aparecido como resultado del disturbio (ej., un huracán,
derrumbe), tiene lugar la sucesión primaria.
Para ello deben ocurrir los procesos de colonización y
facilitamiento, para que se dé el proceso de sucesión
primaria, que consiste en el sucesivo reemplazo de las
comunidades de plantas y animales hasta alcanzar un
equilibrio.
Substrato nuevo, dunas
formadas por arenas
removidas por efectos de
un huracán en zona
costera, sucesión primaria
Si la denudación es parcial y queda el substrato original (el suelo),
aunque sea parcialmente alterado (ej. fuego, explotación del
bosque, invasión por especies exóticas), ocurren los procesos de
sucesión secundaria.
Esta puede darse de manera pasiva si el sitio regenera de manera
natural, lo cual depende de fuente de propágulos y otros factores.
La sucesión secundaria frecuentemente debe ser apoyada por
procesos externos, activos, especialmente cuando se persiguen
fines productivos.
Eliminación de
bosque, agricultura
extensiva, invasión
por especies de
pastos nativos,
restauración activa
(plantaciones)
El disturbio en un término relativo en lo referente a la escala
temporal y espacial que sea de interés.
Por ejemplo, un sendero de animales puede ser un disturbio
para las poblaciones locales de insectos que caminan por el
suelo (ej. Hormigas), pero sólo un camino amplio, como una
carretera, sería un disturbio para la población de venados u
otros animales de mayor tamaño.
Pueden existir interacciones entre disturbios, que pueden ser
sinérgicas, lo que aumenta la frecuencia, extensión, y
magnitud de los disturbios.
Tipos y niveles de degradación
Tipos de disturbios
Se puede clasificar los disturbios por:
1) Agentes
2) Origen
3) Intensidad o severidad
4) Tamaño
5) Frecuencia
6) Duración
La magnitud o nivel incluye la intensidad o severidad, más la
extensión del disturbio.
Los agentes de disturbios
pueden ser bióticos o
abióticos
Agentes abióticos de disturbio, y el
resultado de sus acciones:
• Aire: vientos, huracanes, dunas,
caída de árboles
• Tierra: volcanes, deslizamientos de
tierra, derrumbes, terremotos
• Agua: erosión, inundaciones
• Fuego: natural o provocado,
pérdida de nutrientes, cambios del
substrato, cambios en la dinámica de
las especies
Agentes de
los
disturbios
Agentes bióticos de
disturbios:
• Plantas invasoras
(exóticas o nativas)
• Excavación y
construcción por animales
(castor, hormigas, termitas)
• Plagas y enfermedades
• Pastoreo diferencial
(mamíferos pequeños y
grandes)
Acción de castores en
bosques de arce rojo
(Acer rubra), Madison,
CT, USA
El disturbio afecta no sólo a
los árboles (nivel de
población), sino también a la
hidrología (crean diques/
pantanos) (nivel del
ecosistema/paisaje).
Insectos afectan al Pinus
sembroides, lo que
permite el crecimiento de
otras especies (Juniperus)
(cambios sucesionales)
en Hidalgo, México
Origen de los disturbios:
El disturbio puede originarse fuera del ecosistema, como un
huracán, erupciones volcánicas (exógeno)
Esto da origen a la sucesión alogénica, es decir, necesita de
colonizadoes que provienen de afuera del ecosistema
El disturbio puede originarse dentro del ecosistema mismo, como
parte de la actividad biológica dentro del sistema (endógeno).
Esto puede dar origen a la sucesión autogénica, participando
elementos que ya pertenecen al ecosistema.
Disturbios exógenos
La deforestación y
reemplazo del
ecosistema por
agricultura
extensiva que no
use sistemas de
manejo
sustentable es un
tipo de disturbio
exógeno,
antropogénico
Transformación de
bosque a ganadería
extensiva en el Chaco, sin
utilización de sistemas de
manejo sostenibles, llevó
a la pérdida de suelos y a
transformación del
ecosistema en matorrales
improductivos y
empobrecidos
biológicamente
Pérdida de pastos naturales
en las sabanas, salinización
de los suelos.
El bosque seco se
transformó en matorral
(fachinal) de bajo valor
productivo y escasa
capacidad de recuperación.
Disturbios endógenos
Invasión de vegetación
agresiva: los bambúes
nativos invaden el
sotobosque de los claros
recientemente abiertos
por acción humana o
natural, y pueden
excluir y disminuir la
regeneración y
crecimiento de las
plántulas arbóreas.
Sacharum spontaneum, caña exótica
que está invadiendo la zona del Canal
de Panamá y sigue avanzando a otras
regiones del país.
Escarabajo de la corteza mata los
árboles Pinus sembroides en Hidalgo,
México. Juniperis flaccida coloniza
las áreas donde mueren los pinos.
Muérdago afecta a los
árboles de Juniperus
Magnitud de los disturbios (intensidad
y extensión)
•Intensidad de los disturbios
La intensidad puede ser leve, moderada, o severa
El tiempo que el bosque precisa para
transformarse en claro y volver a ser
bosque (tiempo de rotación) es 10
veces mayor en bosques templados
(1,400-3000 años)
que en bosque tropical (100-300
años)
Intensidad leve: por ejemplo, claros en
bosques, senderos de animales
Los claros en su conjunto pueden cubrir
superficies equivalentes al 1-2% de los
bosques tropicales y templados.
Árboles desarraigados causan el 50% de los
claros, tallos quebrados son el restante
Intensidad moderada:
Si no hay degradación significativa del suelo, como es el caso
con algunas prácticas de la gestión/manejo forestal sostenible
Extracción de productos no maderables
del bosque (PNMB) realizada de
manera sostenible, como parte del
manejo diversificado del bosque
Intensidad severa
Esta ocurre cuando hay degradación del
suelo, como es la compactación o erosión
excesiva, ejemplo con la tala/corte de bosque
realizada con maquinaria pesada.
Degradación de
intensidad severa
afectando las
propiedades del
suelo (eliminación de
la capa superficial) en
sitios de minería en
Brasil (Foto: Pedro
Brancalión)
Ejemplos de Disturbios Exógenos
Naturales
Alta intensidad, gran extensión, corta duración
Origen: exógeno
Agente: Aire
Disturbio: Huracanes (“ciclón” en los Océanos Pacífico e Indico).
Se define como viento de velocidad sostenida mayor de 119 km por
hora.
Desarraigan/voltean/rompen los árboles, causan inundaciones en zonas
tropicales y subtropicales
Los tornados tienen velocidad de viento más de 400 km por hora, pero
son menores en extensión (<1 km de ancho), y no sostenidos (más breves
en duración)
Septiembre de 1989: Huracán Hugo en el NE de Puerto Rico
Los daños mayores ocurrieron en los valles, más que en las cimas y pendientes.
Todas las especies, menos el Dacryodes excelsa (tabonuco), Sloanea
berteriana (Palma Sierra) y Guarea guidonia sufrieron 100% de daños.
Tabonuco fue el más resistente, algunos árboles grandes han sobrevivido a
varios huracanes.
Tabonuco tiene brotes de raíz extensivos y se ancla en el suelo y en las rocas
superficiales, las raíces de árboles cercanos se entrelazan y forman una red
continua.
Las especies exóticas fueron las menos resistentes.
Las huracanes llegan a Puerto Rico cada 60 años, en promedio.
En octubre de 1998, el Huracán Mitch afectó a varios
países de América Central, especialmente Honduras
Hubo efectos en el flujo de los
ríos y sedimentación en las
áreas afectadas, especialmente
en las regiones severamente
deforestadas.
Estudios de los impactos del huracán y actividades de
restauración y salvataje de residuos.
Alta intensidad, gran extensión, corta duración:
Agente: tierra
Disturbio: erupciones de volcanes
De aproximadamente 3000 volcanes considerados como activos anivel
mundial, 60-70 hacen erupción cada año, lo que afecta a ~500 millones
de personas.
Las superficies que resultan de las erupciones volcánicas son extremas
porque comienzan sin materia orgánica o N
No obstante, contienen otros elementos (Si, Al, Ca, Fe Mg, Na, K y P,
en orden descendiente, en la lava/cenizas)
Los efectos pueden ser locales (ceniza, inundación) o globales (ceniza en
el aire).
El tipo de sucesión depende del material
depositado que forma el substrato nuevo: lava
(tefra), ceniza, lahar (flujo de barro)
Volcán Mombacho y Laguna Apoyo
en Masaya, Nicaragua: agricultura,
turismo
Crater lake,
Oregon
Crater Lake, Oregon
Agentes humanos de los disturbios
Population: 3.3 million.
Impactos de la urbanización
sobre los humedales Corte de bosques
Baja intensidad, tamaño intermedio, duración
larga:
Disturbio: Silvicultura con manejo sustentable, corta de
impacto reducido.
El manejo selectivo elimina a los árboles no deseados para dejar
espacio para los árboles deseados, para que crezcan mejor para ser
retirados algunos años después.
Intensidad intermedia o alta, tamaño intermedio o
grande, duración intermedia:
La tala/corte de bosques con manejo no sustentable:
Los efectos dependen del tipo de tala (manual o mecanizada).
El uso de los tractores puede compactar el mantillo y el subsuelo.
Tanto la compactación como la retirada del mantillo pueden
reducir la porosidad del suelo y disminuir la
disponibilidad del agua, y la cantidad de nutrientes.
Esto puede afectar negativamente al crecimiento de las
plántulas, limitando así la restauración pasiva
(regeneración natural) y necesitando de restauración de
tipo activa (plantaciones de enriquecimiento de bosque,
regeneración asistida).
Propiedades físicas de los 10 cm de suelo superficial,
de un Typic Paleudult en Indonesia, antes y
después de la compactación y remoción de suelo
por la extracción de madera.
Antes
Media (SD)
Después
Media (SD) T Prob > ITI
Propiedades físicas
Densidad aparente 0.70 (0.12) 1.19 (0.12) 13.4 0.0001 * * *
Porosidad (%) 73.0 (0.05) 54.2 (0.05) 13.4 0.0001 * * *
Poros llenos de aire (%) 34.7 (0.10) 19.0 (0.06) 7.55 0.0001 * * *
Impactos del corte de bosque en sistemas
de manejo no-sustentable sobre los suelos
Propiedades químicas de los 10 cm de suelo
superficial, de un Typic Paleudult en Indonesia,
antes y después de la compactación y remoción de
suelo por la extracción de madera.
Antes
Media (SD)
Después
Media (SD) T Prob > ITI
Propiedades químicas
pH 3.9 (0.2) 3.93 (0.19) 0.37 0.7200 ns
Materia Orgánica (%) 3.36 (0.88) 0.44 (0.30) 8.59 0.0001 * * *
Nitrógeno Total (%) 0.16 (0.04) 0.02 (0.01) 8.58 0.0001 * * *
Fósforo (ppm) 3.33 (1.26) 0.07 (0.10) 7.65 0.0001 * * *
Potasio (ppm) 36.0 (5.53) 38.6 (5.00) 0.44 0.6715 ns
CIC (meq por 100 g) 5.59 (0.66) 7.05 (0.64) 2.92 0.0194 *
Saturación de Bases (%) 12.0 (2.95) 5.5 (1.48) 5.7 0.0005 * * *
Al intercambiable 0.91 (0.40) 0.66 (0.09) 1.93 0.0897 ns
• Significativo (P < 0.05); * * * altamente significativo (P < 0.001; y ns, no significativo.
N es 9 para todos los parámetros excepto CIC, con n= 6.
Intensidad intermedia, tamaño intermedio,
duración intermedia:Agricultura migratoria
La agricultura migratoria también se conoce como
agricultura de corte y quema, milpa, conuco, roza y tumba,
otros.
Incluye a la quema para aumentar la fertilidad del suelo y
limpiar el sitio.
Agricultura de tala y
quema con
mandioca en un
sitio de suelos
pobres cerca de
Paragominas, Pará,
Brasil
Efectos del fuego
La quema puede destruir el material orgánico del suelo y los
bancos de semillas, lo que da lugar a un substrato pobre
Mas comúnmente, el fuego destruye solamente la vegetación
encima del suelo
La pérdida de la vegetación puede
causar erosión
El fuego puede alterar la
trayectoria de la sucesión
La influencia de la quema sobre
los cultivos:
Después de la quema, mientras se
incorporan las cenizas en el suelo,
normalmente hay un aumento inicial de
Mg, Ca, nitrato y K.
En general, se pierde materia
orgánica y N, porque son gases que
salen a la atmósfera.
Con el cultivo, los nutrientes
disminuyen hasta que los cultivos
preferidos son improductivos y las
hierbas/malezas invaden el sitio.
K
-250
-150
-50
50
150
250
350
450
550
Kg
./h
a.
Soil Exchangeable Humus in Soil
Organic Matter in Root Mat Leaves of Primary Forest
Roots of Primary Forest Trunks of Primary Forest
Succesional Vegetation Crops
Cumulative Harvested Cumulative Rainfall Leaching
77 78 79 80 81 82 83
cut + burnabandoned
Cultivo de tala y quema cerca de
San Carlos de Rio Negro en la
Amazonia de Venezuela
Primer año, inmediatamente
después de la tala y quema,
estacas de mandioca recién
plantadas.
Un sitio más antiguo (3 años), ya
invadido por las hierbas/malezas
Campo cortado y quemado en
Ankeniheny-Zahamena, Madagascar.
Plantas de Tephrosia de
siembra directa de
semillas después del
aclareo del terreno sin
quema.
Los agricultores participan
en entrenamiento para un
sistema alternativo (sin
quema) llamado tavy bôka
(Erdmann 2011).
Intensidad alta, tamaño intermedio o grande,
duración larga:
Disturbio: Pasturas para ganado
El establecimiento de pasturas extensivas y su manejo no
adecuado ha sido clasificado como el uso menos deseable de
tierras tropicales por causa de la degradación de la tierra y
pastoreo excesivo.
Las cárcavas pueden comenzar con las lluvias pesadas, de lo
que es muy difícil recuperarse.
La falta de infiltración del agua y la compactación son las
causas de las cárcavas.
En general, el P es el nutriente
más crítico de la productividad
del pasto.
La disponibilidad del P en el
suelo se puede aumentar con
cada quema sucesiva, pero a
niveles cada vez menores,
aumentando el nivel de
degradación del sitio de manera
que dificulta su restauración.
La minería
Este disturbio
localizado puede ser
de escala grande,
duración larga, e
intensidad severa, lo
que puede incluir la
contaminación con
substancias tóxicas
del suelo.
La restauración es
difícil, pero no es
imposible.
La minería cubre cerca del 1% de la superficie del mundo
El carbón es el producto más ampliamente retirado (el 40% de
la electricidad mundialmente)
Metales: Al, Cu, Zn, Fe, Pb, Ni, Ti
Materiales de construcción (arena, piedra)
Otros: yeso, fosfato, sal
La minería retira la vegetación y el suelo, y crea estructuras y
cambios en el paisaje que incluyen pozos de minería, acopio de
suelo, lagunas de lodo, y superficies utilizadas para los caminos
y edificios
Las superficies varían en términos de estabilidad, textura, y
fertilidad
Ej. de interacciones de disturbios en bosque en Puerto Rico afectado por
huracanes
.
Interacciones
y sinergismos
entre
disturbios
Iinteracciones entre disturbios. Los disturbios de la hilera de arriba
pueden causar disturbios en la hilera inferior. Otras relaciones son
indicadas por las flechas horizontales. Fuente: Walker (1999b).
Volcanes Dunas Glaciares Minas Transporte
Inundaciones Derrumbes Rocas
expuestas
El objetivo general de la restauración es de devolver el
sistema degradado a una forma de cobertura que pueda ser
protectiva, productiva, estética, o valiosa para la
conservación.
Otro objetivo es que el sistema debe ser sustentable a largo
plazo.
Consideraciones finales
La restauración es un medio efectivo para
involucrar a las poblaciones locales en
proyectos productivos o de conservación, y
les permite ver los resultados positivos de
sus acciones.
La aplicación de las estrategias de la ecología de
restauración ocurre en un continuo, que va desde
restaurar hábitats totalmente devastados, al manejo
relativamente mínimo de sitios poco modificados.
Teca plantada en curvas de nivel con pasto
vetiver en zonas de bosque seco tropical
degradado en el Estado de Yaracuy, Venezuela
(Escalante et al 2011)
Uso de recursos
originarios de la zona
(especies nativas) para
objetivos de
restauración de
poblaciones locales
Hura Guazuma Spondias Trema
Apeiba
Ochroma
Hura
