PROGRAMA DE EDUCACIÓN PARA EL DESARROLLO Y LA
CONSERVACIÓN
ESCUELA DE POSGRADO
Resiliencia de los ecosistemas naturales terrestres de Costa Rica al cambio
climático
Tesis sometida a consideración de la Escuela de Posgrado, Programa de Educación
para el Desarrollo y la Conservación del Centro Agronómico Tropical de
Investigación y Enseñanza como requisito para optar por el grado de:
Magister Scientiae en Manejo y Conservación de Bosques Tropicales y
biodiversidad
Por
Mildred Jiménez Méndez
DEDICATORIA
Le dedico este trabajo los hombres de mi vida…el gran Tito y los grandecitos Quique y André, así como a mi gran familia papi, mami, Gabi, Gueli, Nela, Marti, mis cuñis y sobrinos pero muy especialmente a Lu por la gran inspiración que siempre fue y sigue siendo para mi desde donde su alma descansa.
AGRADECIMIENTOS
No hay un orden para empezar a agradecer toda la ayuda que recibí, las ideas que me dieron, las enseñanzas que pude llevarme y la tolerancia que me rodeó de un gran número de personas durante mi maestría y sobre todo durante la tesis.
Gracias a Tito por creer que podía, por vos empecé y por vos terminé. Gracias Quique porque desde que naciste he querido ser mejor por vos.
Gracias a mis papás por inculcarme el valor de la educación y a mis hermanos por darme tan buenos ejemplos.
A Fernando Carrera por no dejarme estar en CATIE un solo día hasta convencerme de entrar a la maestría. A Bryan Finegan por su rigurosidad, sinceridad y excelente orientación en mi trabajo, hizo honor a su gran reputación de investigador.
También agradezco a Pablo Imbach por las ideas que sirvieron de semilla para este trabajo, así como por toda la ayuda durante el mismo. Gracias a Bruno Locatelli por facilitarme el entendimiento del modelo, todo salió más fácil por su ayuda. Gracias a Memo Molina y a Christian Brenes que me enseñaron tanto sobre los sistemas de información geográfica, por su ayuda la caja negra ya no es tan indescifrable, a Christian en especial por su paciencia con tanta duda. A Sergio Velázquez y a Jefrey Jones por su apoyo, así como a Aranjid en posgrado.
Gracias a Lindsay, a Adina y a Astrid, su amistad hizo más divertido estar en la maestría y asimilar todas las dificultades.
Un agradecimiento especial a Bernal Herrera y a The Nature Conservancy que con su apoyo técnico y financiero me permitieron completar este proyecto y completar mi sueño. También a la Comisión Nacional de Incentivos del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Costa Rica, su apoyo financiero fue realmente un alivio para continuar.
Finalmente gracias a todas las personas que con sus consejos, palabras de aliento y motivación marcaron una diferencia para que todo fuera saliendo bien.
BIOGRAFÍA
La autora nació en Turrialba el 16 de septiembre de 1973. Se graduó en el Instituto Tecnológico de Costa Rica como bachiller en Ingenieria Forestal en marzo de 1996. Inició su experiencia laboral como asistente de investigación del Proyecto de Investigación en Plagas y Enfermedades Forestales de la región Huétar Norte y Atlántica del Instituto Tecnológico de Costa Rica y FUNDATEC junto con el apoyo a los cursos de Protección Forestal de la Escuela Forestal del mismo instituto, entre los años 1996 y 1997. Entre los años 1999 y 2001 se dedicó a la enseñanza de las ciencias naturales en el Centro Educativo Jorge Debravo, pasando en el 2001 a formar parte del Proyecto Amistad, Conservación y Desarrollo de Conservación Internacional y el Centro Científico Tropical en el área de amortiguamiento de la Reserva de biosfera La Amistad de Costa Rica, como coordinadora del programa de foresteria social comunitaria, luego como coordinadora de la oficina de Pejibaye de Jiménez y finalmente como Directora del proyecto hasta el año 2005. Este año asumió el puesto de Gerente del Bosque Modelo Reventazón en el CATIE como cooperante CUSO hasta el año 2007, cuando inició sus estudios de maestría en el CATIE, trabajo que siguió paralelamente a la maestría gracias al apoyo de la Cátedra de Gestión Forestal Territorial del CATIE.
CONTENIDO
DEDICATORIA ... III AGRADECIMIENTOS ... IV BIOGRAFÍA ... V CONTENIDO ... VI RESUMEN ... IX SUMMARY ... X ÍNDICE DE CUADROS ... XIÍNDICE DE FIGURAS ... XIII
LISTA DE UNIDADES, ABREVIATURAS Y SIGLAS ... XV
1 INTRODUCCIÓN ... 1
1.1 Objetivos del estudio ... 3
1.1.1 Objetivo General ... 3 1.1.2 Objetivos específicos ... 3 1.2 Preguntas clave ... 4 1.3 Supuestos acordados ... 4 2 MARCO CONCEPTUAL ... 5 2.1 Cambio Climático ... 5
2.2 Escenarios de clima futuro ... 7
2.3 Impacto del cambio climático en la biodiversidad ... 9
2.4 Modelos de clasificación de ecosistemas y su utilidad como herramientas para la predicción del impacto del cambio climático ... 12
2.5 Vulnerabilidad, adaptación y resiliencia de los ecosistemas ante el cambio climático16 2.6 Áreas protegidas y Corredores Biológicos para la adaptación al cambio climático ... 19
2.7 Literatura citada ... 23
3 ARTICULO DE INVESTIGACION I ... 28
3.1 Introducción ... 28
3.2.1 Cambio climático ... 30
3.2.2 Escenarios de clima futuro ... 32
3.2.3 Impacto del cambio climático en la biodiversidad ... 34
3.2.4 Modelos de clasificación de ecosistemas y su utilidad como herramientas para la predicción del impacto del cambio climático ... 37
3.3 Materiales y Métodos ... 42
3.3.1 Área de estudio ... 42
3.3.2 Metodología ... 44
3.4 Resultados ... 51
3.4.1 La distribución actual de las zonas de vida para Costa Rica. ... 51
3.4.2 La extensión y distribución potencial futura de las zonas de vida ... 53
3.5 Discusión ... 64
3.5.1 Validación del modelo de Holdridge ... 64
3.5.2 Comparación de los escenarios aplicados ... 65
3.5.3 Impacto del cambio climático en las zonas de vida actuales ... 66
3.6 Conclusiones ... 71
3.7 Bibliografía ... 73
4 ARTICULO DE INVESTIGACION II ... 75
4.1 Introducción ... 75
4.2 Marco conceptual ... 77
4.2.1 Impacto del cambio climático en la biodiversidad ... 77
4.2.2 Vulnerabilidad, adaptación y resiliencia de los ecosistemas ante el cambio climático ... 80
4.2.3 Áreas protegidas y Corredores Biológicos para la adaptación al cambio climático ... 83
4.3.1 Area de estudio ... 88
4.3.2 Metodología ... 90
a. Grado de cobertura de las zonas de vida y de su fragmentación dentro de áreas protegidas ... 92
b. Grado de cambio de la composición florística requerida para la adaptación al cambio climático ... 95
c. Amenazas para la adaptación ... 96
d. Cambios en la superficie de las zonas de vida transicionales ... 98
e. Conectividad entre zonas de vida ... 99
4.4 Resultados y discusión ... 102
4.4.1 Grado de cobertura y fragmentación de las zonas de vida dentro de áreas protegidas ... 102
4.4.2 Grado de cambio de la composición florística requerida para la adaptación al cambio climático ... 109
4.4.3 Amenazas para la adaptación: ... 114
4.4.4 Cambios en la superficie de las zonas de vida ... 115
4.4.5 Promedio de la evaluación de la resiliencia de las zonas de vida ... 117
4.4.6 Conectividad ... 119
4.5 Conclusiones ... 127
4.6 Bibliografía ... 130
RESUMEN
Existe gran preocupación por las tendencias actuales del cambio climático que indican un aumento en la temperatura atmosférica como resultado del aumento de los gases efecto invernadero. El cambio climático además está relacionado con posibles cambios en la distribución geográfica de los ecosistemas, por lo que es importante generar nuevo conocimiento local para enfrentar sus impactos potenciales. El presente estudio propone identificar i) el impacto del cambio climático en la distribución geográfica de las zonas de vida de Costa Rica, como indicadoreas de la distribución geográfica de los principales ecosistemas del país, y ii) evaluar su resiliencia al cambio. Se elaboraron mapas de la distribución actual de las zonas de vida con base en el modelo de Holdridge, utilizando la base de datos de clima mundial WORLDCLIM (climatología promedio entre 1950 al 2000, resolución de 1 km2). Asimismo, se elaboraron mapas de la distribución geográfica potencial para los años 2020 y 2080, con base en los escenarios de emisiones de gases efecto invernadero A2 y B2, con el modelo de clima global HadCM3 como modelo que mejor explica el clima del país. En la distribución actual se encontró un total de 12 zonas de vida. Para el año 2020 se mantuvieron las mismas zonas de vida para ambos escenarios de emisiones, destacando la mayor expansión del bosque seco tropical que desplazó áreas de bosque húmedo tropical. Para el año 2080 se observaron cambios en el número y tipo de zonas de vida con respecto al mapa de zonas de vida actual, obteniéndose 10 zonas de vida como producto del desplazamiento del bosque pluvial montano, montano bajo y premontano, del páramo pluvial subalpino, del bosque muy húmedo tropical, y de la aparición del bosque muy seco tropical y del bosque seco premontano. El análisis de resiliencia se realizó valorando las zonas de vida del país, mediante cuatro criterios y sus respectivos indicadores: grado de cobertura y fragmentación del bosque en las áreas protegidas permanentes, grado de cambio en la composición florística, grado de amenaza, y grado de cambio en la superficie de las zonas de vida. Finalmente, como complemento al análisis de la capacidad de adaptación y resiliencia, se propusieron rutas de conectividad entre zonas de vida en transición, hacia el 2020 según los escenarios A2 y B2. En general, nueve de las zonas de vida actuales, correspondientes al 98% del territorio del país, presentaron media y alta resiliencia ante el cambio climático. Las zonas de vida que presentaron en promedio la más alta valoración de la resiliencia correspondieron a zonas de vida de provincias muy húmedas y pluviales.
SUMMARY
Great concern exists about the current trends of climate change that indicate a rise in atmospheric temperature as a result of an increase in the concentration of greenhouse gases. Climate change is also related to possible changes in the geographic distribution of ecosystems, for which reason it is important to generate new knowledge locally in order to respond to its potential impacts. This study aims at i) identifing the impact of climate change across the geographical distribution of Costa Rican life zones, which are indicators of the geographical distribution of the country’s major ecosystems, and ii) assessing resilience of the life zones to climate change. Using the WORLDCLIM global climate database (the average climatology being 1950-2000 with a1 km2 resolution), distribution maps of current
life zones were drafted according to the Holdridge model. . Likewise, maps of the potential distribution of life zones in the years 2010 and 2080 were also drafted based on A2 and B2 greenhouse gas emissions scenarios and usingthe global climate model HadCM3, as it provides the best adjustment to the Costa Rican climate. A total of twelve life zones were identified in the current distribution maps. In both of the 2020 emissions scenarios, A2 and B2, the same life zones were identified, however a change was noted in the expansion of the tropical dry forest into some areas currently occupied by tropical moist forest. By 2080, with respect to the current distribution changes in number and type of life zones were observed: ten life zones were identified as a result of a receded tropical montane, low montane and premontane rain forest as well as the appearance of a tropical very dry forest and tropical premontane dry forest. The resilience analysis was made by using four criteria and its respective indicators to assess the country’s life zones : forest cover and fragmentation levels in permanent protected areas; floristic composition change level; the level of threat; and the level of change in surfaces of each life zone. Finally, as a complement to the adaptation and resilience analysis, connectivity routes were proposed between life zones in transition under the 2020 A2 and B2 scenarios. In general, nine current life zones, corresponding to 98% of the country territory, presented a medium to high degree of resilience to climate change. Life zones with the highest average resilience values were those belonging to rain and wet humidity provinces.
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Valoración del aporte de las áreas protegidas a la mitigación de los efectos del cambio climático. ... 20
Cuadro 2. Datos descriptivos de los escenarios de emisiones (SRES) propuestos por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC 2000). ... 49
Cuadro 3a. Matriz de cambio de zonas de vida actuales hacia el escenario A2 año 2020. ... 57
Cuadro 3b. Matriz de cambios porcentuales de zonas de vida actuales hacia el escenario A2 año 2020. ... 58
Cuadro 3c . Matriz de cambio de zonas de vida actuales hacia el escenario B2 año 2020. ... 58
Cuadro 3d. Matriz de cambios porcentuales de zonas de vida actuales hacia el escenario B2 año 2020. ... 59
Cuadro 4a. Porcentaje de cambio de las zonas de vida ordenadas según la provincia de humedad para cada uno de los escenarios de emisiones del año 2020. ... 59
Cuadro 4b. Porcentaje de cambio de las zonas de vida ordenadas según el piso altitudinal para cada uno de los escenarios de emisiones del año 2020. ... 60
Cuadro 5a. Matriz de cambio de zonas de vida actuales hacia el escenario A2 año 2080. ... 61
Cuadro 5b. Matriz de cambio de zonas de vida actuales hacia el escenario B2 año 2080. ... 61
Cuadro 5c. Matriz de cambios porcentuales de zonas de vida actuales hacia el escenario A2 año 2080. ... 62
Cuadro 5d. Matriz de cambios porcentuales de zonas de vida actuales hacia el escenario B2 año 2080. ... 62
Cuadro 6a. Porcentaje de cambio de las zonas de vida ordenadas según la provincia de humedad para cada uno de los escenarios de emisiones del año 2080. ... 63
Cuadro 6b. Porcentaje de cambio de las zonas de vida ordenadas según el piso altitudinal para cada uno de los escenarios de emisiones del año 2080. ... 63
Cuadro 1. Valoración del aporte de las áreas protegidas a la mitigación de los efectos del cambio climático. ... 84
Cuadro 7b. Indicadores y verificadores para valoración de la fragmentación de las zonas de vida dentro de las áreas protegidas de categoría permanente ... 94
Cuadro 8. Indicador y verificador para la valoración de la composición florística de las zonas de vida proyectadas para transición potencial hacia el 2020 bajo los escenarios de emisiones A2 y B2. ... 96
Cuadro 9. Indicadores y verificadores para valoración de la categoría de amenaza ... 97
Cuadro 10. Indicadores y verificadores para valoración del cambio en la superficie de las zonas de vida en transición potencial futura. ... 98
Cuadro 11a. Evaluación del indicador 1. área de bosque absoluta y proporcional de cada zona de vida con cambios en la distribución futura bajo el escenario A2 año 2020. ... 105
Cuadro 11b. Evaluación del indicador 1. área de bosque absoluta y proporcional de cada zona de vida con cambios en la distribución futura bajo el escenario B2 año 2020. ... 105
Cuadro 11c . Evaluación del indicador 2. área del hábitat natural correspondiente a cada zona de vida actual representada en áreas protegidas de categoría permanente. ... 106
Cuadro 11d. Evaluación del indicador 2. área del hábitat natural correspondiente a cada zona de vida actual representada en áreas protegidas de categoría permanente bajo el escenario A2 año 2020. ... 107
Cuadro 11e. Evaluación del indicador 2. área del hábitat natural correspondiente a cada zona de vida actual representada en áreas protegidas de categoría permanente bajo el escenario B2 año 2020. ... 107
Cuadro 12. Evaluación del indicador 3. grado de cambio de la composición florística requerida para la adaptación al cambio climático bajo los escenarios de emisiones A2 y B2 año 2020. 111
Cuadro 13. Evaluación del indicador 4. porcentaje de cada zona de vida bajo amenazas de agricultura, ganadería, incendios forestales y/o corredores de transporte. ... 114
Cuadro 14. Evaluación del indicador 5. área de cada zona de vida que se mantiene potencialmente frente al cambio climático. ... 116
Cuadro 15a. Promedio de los resultados de la evaluación de indicadores de resiliencia 1 al 5.117
Cuadro 15b. Promedio de los resultados de la evaluación de resiliencia respecto al porcentaje del territorio y porcentaje de la cobertura natural de cada zona de vida. ... 118
Cuadro 16. Corredores biológicos y Áreas protegidas presentes en las rutas de conectividad de las principales transiciones entre zonas de vida hacia los escenarios de cambio climático hacia
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Concentraciones atmosféricas mundiales de los principales gases antropogénicos de efecto invernadero. ... 6
Figura 2. Diagrama para la clasificación de zonas de vida propuesto por L. Holdridge. ... 14
Figura 1. Concentraciones atmosféricas mundiales de los principales gases antropogénicos de efecto invernadero. ... 31
Figura 2. Diagrama para la clasificación de zonas de vida propuesto por L. Holdridge. ... 39
Figura 3. Mapa de cobertura del suelo actualizado y reclasificado en bosque o hábitat natural y no bosque. ... 43
Figura 4. Distribución actual de las zonas de vida de Costa Rica según Centro Científico Tropical. Fuente: Atlas de Costa Rica ITCR (2000). ... 45
Figura 5. Distribución actual de las zonas de vida de Costa Rica. ... 52
Figura 6. Área (ha) de cada una de las zonas de vida de Costa Rica según la distribución actual y potencial para el 2020 y 2080 bajo los escenarios A2 y B2. Fuente :Elaboración propia. ... 53
Figura 7a. Distribución de zonas de vida para Costa Rica proyectados al año 2020 y correspondientes al escenario de emisiones A2. ... 54
Figura 7b. Distribución de zonas de vida para Costa Rica proyectados al año 2020 y correspondientes al escenario de emisiones B2. ... 54
Figura 7c Distribución de zonas de vida para Costa Rica proyectados al año 2080 y correspondientes al escenario de emisiones A2. ... 55
Figura 7d. Distribución de zonas de vida para Costa Rica proyectados al año 2080 y correspondientes al escenario de emisiones B2. ... 56
Figura 3. Mapa de cobertura del suelo actualizado y reclasificado en bosque o hábitat natural y no bosque. ... 89
Figura 8. Mapa de áreas protegidas terrestres de Costa Rica clasificadas según el nivel de protección: permanente, parcial o temporal. ... 94
Figura 9. Mapa de amenazas a la integridad ecológica realizado con base en la identificación de amenazas por incendios forestales, corredores de transporte y agricultura y ganadería. ... 97
Figura 10. Mapa de fricción elaborado con base en el mapa de fricción o dificultad de movimiento para la conectividad utilizado en GRUAS II. ... 100
Figura 11a. Mapa de cobertura de bosque por zonas de vida en la distribución actual. ... 103
Figura 11b. Mapa de cobertura de bosque por zonas de vida en la distribución potencial para el 2020 según el escenario A2. ... 103
Figura 11c. Mapa de cobertura de bosque por zonas de vida en la distribución potencial para el 2020 según el escenario B2. ... 104
Figura 12. Dendrograma de especies por zonas de vida de Costa Rica. ... 110
Figura 13a. Rutas de conectividad para la transición del bosque húmedo tropical a bosque seco tropical para el escenario A2 año 2020. ... 120
Figura 13b. Rutas de conectividad para la transición del bosque húmedo tropical a bosque seco tropical para el escenario B2 año 2020. ... 120
Figura 14a. Rutas de conectividad en la vertiente Caribe y en península de Osa en el Pacífico para la transición del bosque muy húmedo tropical a bosque húmedo tropical para el escenario A2 año 2020. ... 122
Figura 14b. Rutas de conectividad en la vertiente Caribe y en península de Osa en el Pacífico para la transición del bosque muy húmedo tropical a bosque húmedo tropical para el escenario B2 año 2020. ... 122
Figura 15a. Rutas de conectividad para la transición del bosque muy húmedo premontano a bosque húmedo tropical para el escenario A2 año 2020. ... 123
Figura 15b. Rutas de conectividad para la transición del bosque muy húmedo premontano a bosque húmedo tropical para el escenario B2 año 2020. ... 124
LISTA DE UNIDADES, ABREVIATURAS Y SIGLAS
bh-MB: bosque húmedo montano bajobh-P: bosque húmedo pre montano bh-T: bosque húmedo tropical bmh-M: bosque muy húmedo montano bmh-MB: bosque muy húmedo montano bajo bmh-P: bosque muy húmedo pre montano bmh-T: bosque muy húmedo tropical bms-T: bosque muy seco tropical bp-M: bosque pluvial montano bp-MB: bosque pluvial montano bajo bp-P: bosque pluvial pre montano bs-P: bosque seco premontano bs-T: bosque seco tropical CCT: Centro Científico Tropical
CGCM2: Canadian Global Coupled Model
FONAFIFO: Fondo Nacional de Financiamiento Forestal GAP: Análisis de vacíos
GCM: Global Climate Model GEI: Gases de efecto invernadero
GRUAS: Proyecto de ordenamiento territorial para la conservación de Costa Rica ha: hectáreas
HadCM3: Modelo de mirculación del clima global del Hadley Center IMN: Instituto Meteorológico Nacional
IPCC: Panel Intergubernamental de Cambio Climático ITCR: Instituto Tecnológico de Costa Rica
mm: milímetros ºC: grados Celcius
OTS: Organization of Tropical Studies pp-SA: páramo pluvial subalpino
SINAC: Sistema Nacional de Areas de Conservación SRES: Escenarios de emisiones
1 INTRODUCCIÓN
El cambio climático es actualmente una de las mayores preocupaciones de científicos y políticos alrededor del mundo, principalmente por la envergadura global de sus efectos actuales, la incertidumbre de los efectos futuros y por la necesidad de lograr compromisos tanto para mitigarlo, como para iniciar un proceso de adaptación.
Dado que las tendencias actuales predicen aumentos en la temperatura atmosférica, y en la temperatura de los ecosistemas terrestres y acuáticos, además de la disminución de la precipitación en algunas regiones más que en otras, se considera probable que estos cambios puedan llegar a modificar procesos ecológicos y la distribución geográfica de las especies (Begon et ál 2006; Karl y Trenberth 2005).
La causa del cambio climático es el aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera, producto directo de la actividad humana. Para poder predecir y analizar el efecto de las emisiones de gases invernadero, se han propuesto una serie de escenarios. Los escenarios propuestos por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático, IPCC (2000) representan las posibilidades dadas por cuatro líneas evolutivas hacia el año 2100, que describen futuros divergentes respecto a cambios demográficos, desarrollo económico, cambios tecnológicos; pretendiendo cubrir las incertidumbres inherentes a cada una de estas fuerzas de cambio.
Por los cambios potenciales que pueden experimentar los ecosistemas como respuesta al cambio climático y la necesidad de entenderlos, se ha utilizado el cambio potencial de la cobertura vegetal de un sitio, como factor determinante en el análisis de la alteración de los hábitat. Con base en lo anterior la identificación de cambios de cobertura potenciales dentro de diferentes zonas ecoclimáticas, puede proveer información del número de sitios naturales y áreas protegidas que experimentarán alteraciones, de modo que se pueda identificar también la tendencia de cambio que pueden tomar los hábitat según cada escenario de cambio climático (Shugart 1998).
Derivado de los posibles escenarios de cambio climático se esperan respuestas variadas que dependerán de la capacidad de adaptación y resiliencia de los ecosistemas. En el caso de la distribución de especies a lo largo de gradientes altitudinales se esperan movimientos hacia las
partes altas en búsqueda de temperaturas más bajas (Parmesan 2005). Según esto, las especies de las zonas altas que muestran dificultad de cruzar paisajes fragmentados son las que probablemente no tendrán opción para reubicarse, con la consecuente posibilidad de extinción. Por estas razones se considera que el fortalecimiento de corredores biológicos es una alternativa para mejorar la capacidad de adaptación de las especies y por ende la resiliencia (Shugart 1998), principalmente en sitios que conectan con otros que tienen las condiciones apropiadas para facilitar los movimientos altitudinales o con aquellos con el hábitat que permita a las especies adaptarse al cambio climático.
La capacidad de adaptación de un ecosistema está estrechamente relacionada con el concepto de resiliencia ecológica, es decir la capacidad de un ecosistema de recuperarse ante un disturbo, sea este natural o por causa humana. De acuerdo con Begon et ál (2006) la resiliencia se define como la velocidad con la que una comunidad natural vuelve a su estado o condición inicial después de ser perturbado o desplazado de esa condición.
Para efectos del presente estudio se toma la resiliencia como la capacidad de la biota natural de Costa Rica de conservar los procesos ecológicos que lo hacen sostenible ante diferentes escenarios de cambio climático.
La capacidad de adaptación y de resiliencia ecológica tiene relación con el tipo, la intensidad, el tamaño y la frecuencia de la perturbación y su interacción con los factores ambientales, mecanismos de dispersión de las especies y demás elementos que determinan su diversidad funcional, características estructurales de las comunidades naturales y el patrón del paisaje dominante (Begon et ál 2006).
Con base en los supuestos anteriores, para un análisis de resiliencia de los ecosistemas al cambio climático, es importante determinar primero los impactos que el cambio climático pueda provocar en estos al nivel regional e incluso local. Es por esta razón que el presente estudio plantea desarrollar una investigación que permita determinar los cambios que puedan experimentar los ecosistemas naturales terrestres en Costa Rica. Se analizarán los cambios en la distribución geográfica que se generen en los ecosistemas a partir de las distintas condiciones climáticas y de acuerdo a diversos escenarios propuestos para la región.
El estudio utilizará el Sistema de Zonas de Vida de Holdridge (Holdridge 2000) como base de información para clasificar los ecosistemas terrestres de Costa Rica, que combina tanto datos climáticos como de la biodiversidad asociada a cada región del país. Asimismo, se espera categorizar las distintas zonas de vida del país de acuerdo al impacto que tengan producto del cambio climático. Para esto se determinarán los cambios en la distribución que potencialmente puedan tener las zonas de vida y posteriormente se analizarán los factores que influyen la favorecer la adaptación al cambio climático a los ecosistemas impactados, utilizando como base la conectividad estructural producto de la presencia las áreas protegidas y de los corredores biológicos, así como la composición florística que los caracteriza y que representa otro factor que pueda facilitar o limitar la transición entre las zonas de vida que experimentan los cambios principales. El presente estudio representa un aporte fundamental para la toma de decisiones sobre el manejo y conservación de la biodiversidad en el futuro, ya que consiste en el primer esfuerzo enfocado en identificar no sólo el impacto potencial sino además los factores que aportan y afectan la resiliencia de los ecosistemas del país.
1.1 Objetivos del estudio
1.1.1 Objetivo General
Contribuír a las bases del conocimiento del manejo para la conservación de los
ecosistemas de Costa Rica ante el cambio climático.
1.1.2 Objetivos específicos
Determinar los posibles cambios en distribución geográfica que pueden experimentar
ecosistemas naturales terrestres de Costa Rica frente al cambio climático.
Determinar la resiliencia del sistema nacional de tierras dedicadas a la conservación
frente al cambio climático, basada en los cambios de distribución geográfica, la conectividad estructural disponible para que estos cambios se hagan, cambios en la superficie y amenazas.
1.2 Preguntas clave
¿Qué cambios en distribución geográfica pueden experimentar los ecosistemas terrestres frente a distintos escenarios de cambio climático?
¿Qué impacto tendrá el cambio climático en cada zona de vida tomando en cuenta su representatividad dentro de áreas protegidas y su conectividad dentro del sistema como producto de los cambios en su distribución geográfica futura?
¿Cuáles zonas de vida cuentan con mejores condiciones que favorecen potencialmente su resiliencia al cambio climático?
¿Cuáles corredores biológicos y áreas protegidas tienen mayor valor para adaptación al cambio climático?
¿Cuenta el sistema nacional de tierras dedicadas a la conservación como conjunto con las condiciones para favorecer la resiliencia al cambio climático?
1.3 Supuestos acordados
En su distribución geográfica actual, las zonas de vida representan la respuesta funcional de la vegetación al clima.
La resiliencia se plantea en contraposición con el concepto de vulnerabilidad.
La resiliencia se toma como la capacidad de la biota natural de Costa Rica de conservar los procesos ecológicos que lo hacen sostenible ante diferentes escenarios de cambio climático.
El sistema de tierras dedicadas a la conservación en Costa Rica está compuesto por áreas protegidas y corredores biológicos.
2 MARCO CONCEPTUAL
2.1 Cambio Climático
El cambio climático es un fenómeno natural que se da en el planeta y que permite mantener la temperatura en un rango adecuado para la vida. Sin embargo, el aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) ha causado cambios en los componentes interactivos que definen el clima global, como consecuencia del aumento en las temperaturas anuales. Los principales componentes o fuerzas determinantes del clima son la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la geosfera, junto con el efecto del Sol sobre la Tierra (Karl y Trenberth 2005).
El planeta no es un sistema estático, a través de la historia de la Tierra se han dado constantes cambios del clima que han influido directamente en la evolución y en la formación de las distintas formas de vida que conocemos en la actualidad (Kerr y Kharouba 2007). Por ejemplo en el periodo Cuaternario o mejor conocido como la “era del hielo” se definieron en gran medida los actuales patrones de distribución espacial de plantas y animales terrestres, además se cuenta con evidencias de cuantiosas extinciones de mamíferos por los fuertes impactos que tuvo el clima en la superficie terrestre (Shugart 1998).
A pesar de que naturalmente se dan constantes cambios en las concentraciones de CO2 en la
atmósfera, las fluctuaciones medidas en los últimos años indican incrementos exponenciales, relacionados directamente con el desarrollo de actividades humanas que han elevado el consumo de combustibles fósiles continuamente desde la revolución industrial. Según Thomas y Trenberth (2005) la cantidad de CO2 en la atmósfera se ha incrementado en un 31
% desde dicha revolución, a causa tanto de la combustión de gas, carbón, gasolina y otros combustibles fósiles, como por la deforestación (Figura 1). De acuerdo con el IPCC (2002) también las prácticas de manejo del ganado, agricultura intensiva, principalmente del arroz, vertederos de basura y emisiones de actividades industriales, han contribuido con el aumento de la concentración atmosférica de metano (CH4) otro de los GEI, en un 151±25 % en el
periodo 1750–2000.
Se considera posible que con las tendencias actuales de emisiones de GEI para el año 2050 las concentraciones de CO2 podrían alcanzar más de 500 partes por millón, aproximadamente el
Obsérvese el rápido aumento de las concentraciones de CO2 que se puede atribuir al crecimiento industrial desde el año 1750. Fuente IPCC (2002).
Figura 1. Concentraciones atmosféricas mundiales de los principales gases antropogénicos de efecto invernadero.
Además, los periodos en los que aumentó más rápidamente el calentamiento global fueron de 1910 a 1940 y luego de 1970 a 1990 (Hulme 2005). El informe de 2001 del IPCC advirtió que para fines del presente siglo es posible que la temperatura promedio del planeta llegue a incrementarse entre 1.4 y 5.8°C (Kerr y Kharouba 2007).
El aumento de la temperatura promedio de la Tierra en los últimos 100 años ha sido de 0,6°C (0,4–0,8°C), durante los cuales el año 1998 fue el más cálido. Desde un enfoque por regiones, el aumento en la temperatura promedio ha sido mayor en latitudes medias y altas del hemisferio Norte, siendo más fuerte el calentamiento en el suelo que en el océano y en las temperaturas nocturnas más que en las diurnas (IPCC 2002; Hulme 2005). Estas variaciones de temperatura no son uniformes ni en tiempo ni en espacio, pero su efecto conjunto ha empezado a inducir cambios en múltiples fenómenos biofísicos como el nivel del mar, duración de la cobertura de nieve, espesor de los glaciares y el comportamiento de los distintos ecosistemas (Karl y Trenberth 2005). Asimismo se han detectado otros cambios importantes asociados al calentamiento global, como el aumento en la precipitación en la región del
su vez reduce la salinidad del océano y por tanto su densidad; modificando así la dinámica de la Corriente del Golfo, que ejerce un efecto directo en el comportamiento del océano y otros fenómenos atmosféricos asociados como es el caso de los huracanes (Kerr y Kharouba 2007).
Este y otros efectos negativos en la prestación de bienes y servicios ambientales que dependen de la estabilidad del clima tienen un alto grado de incertidumbre asociada en cuanto a sus predicciones a futuro.
2.2 Escenarios de clima futuro
Las expectativas del comportamiento del cambio climático a futuro, aunque sean inciertas, tienden a predecir aumentos en la temperatura media superficial, las concentraciones de CO2 y
del nivel del mar, así como un aumento en la variabilidad del clima y de fenómenos climáticos extremos durante el resto del siglo presente (IPCC 2002).
Para analizar los posibles efectos del cambio climático el IPCC ha propuesto una serie de escenarios que abarcan una gran diversidad de aspectos, basados en el efecto que pueden tener las principales fuerzas determinantes de las emisiones futuras, contemplando cambios demográficos, económicos e inclusive avances tecnológicos implementados.
La investigación sobre el cambio climático ha venido generando una gran cantidad de conocimiento, que constantemente apunta su atención en la necesidad de lograr predicciones más acertadas del clima futuro y sus impactos. Los escenarios de cambio climático que han sido propuestos hasta el momento están basados en modelos que varían en cuanto a complejidad y resolución. En el caso de los modelos de circulación general (GCM) tratan de explicar el clima global, por lo que tienen una resolución “más gruesa”, mientras que los modelos regionales (RCM) cuentan con análisis y resoluciones más finas y por lo tanto tienen menor incertidumbre asociada, por lo que han sido utilizados con mayor cantidad de aplicaciones (Raper y Giorgi 2005).
Estos escenarios propuestos por el IPCC (2000) representan las posibilidades dadas por cuatro líneas evolutivas hacia el año 2100 respecto a cambios demográficos, tecnológicos y de desarrollo económico y pretenden cubrir las incertidumbres inherentes a cada una de estas fuerzas de cambio.
Las cuatro líneas evolutivas proceden de dos familias de escenarios (SRES), los A y los B; cada uno está dividido en dos posibles tendencias, las 1 que indican tendencias de un mundo globalizado y las 2 que describen tendencias más divergentes y regionalizadas, generando de esta manera los cuatro escenarios generales A1, A2, B1 y B2 (IPCC 2002).
Para el escenario A1 se describe un futuro de rápido desarrollo económico con base en el aprovechamiento de tecnologías nuevas, donde se da un aumento poblacional hasta el año 2050. Este escenario se divide en tres posibles direcciones, A1F1 asociado al consumo de combustibles fósiles, A1T asociado a fuentes de energía alternativas y A1B donde existe un equilibrio en las fuentes de energía disponibles.
El escenario A2 predice un aumento constante de la población, con diferencias dadas por regiones debido a un mundo más heterogéneo en su desarrollo.
En el escenario B1 se observa un desarrollo que alcanza su máximo a mitad de siglo y luego disminuye debido a que cambia hacia un sistema económico basado en servicios e información y tecnología limpia, en general predice un desarrollo sostenible. En el escenario B2 se da un desarrollo más lento y diferenciado por regiones, aunque también usando tecnologías limpias, por medio de soluciones locales y regionales para el desarrollo sostenible en general (IPCC 2002).
Todas las predicciones propuestas por los escenarios futuros, tanto globales como regionales, dado que están basadas en suposiciones, sugieren posibles tendencias del clima y fenómenos atmosféricos, así como sus posibles efectos sobre distintos elementos importantes para la vida. Entre las tendencias más destacables para el resto del siglo están la intensificación de la variabilidad climática, con cambios en la variabilidad de temperaturas diarias, estacionales, interanuales e incluso entre décadas, aumento de la amplitud y la frecuencia de las precipitaciones extremas en muchas regiones, y una alta probabilidad de que la intensidad máxima del viento de los ciclones tropicales aumente también en algunas zonas (IPCC 2002)
Estos escenarios han sido propuestos con el fin de que sirvan de base para la especulación informada en las investigaciones que pretenden a su vez predecir los posibles efectos del cambio climático, pero fueron generados para la escala global, que tiene poca resolución, por
lo que estudios en regiones pequeñas o a nivel de país deben tomar como base los escenarios regionales.
2.3 Impacto del cambio climático en la biodiversidad
Los fenómenos extremos del clima y su variabilidad pueden ser influenciados por presiones de origen antropogénico, como la persistencia de incendios forestales, que muestran la interacción cercana entre el clima y las actividades humanas (IPCC 2002).
Reid y Huq (2005) consideran que el impacto más obvio del cambio climático en los límites de los ecosistemas es el efecto de las inundaciones, el aumento del nivel del mar y los cambios de temperatura, que pueden provocar la expansión a nuevas áreas o la disminución de tamaño de algunos ecosistemas.
En principio se considera que el impacto del cambio climático sobre la biodiversidad será evidente en las respuestas individuales de las especies, las cuales tendrán tres opciones: tolerar las alteraciones climáticas, desaparecer o cambiar su distribución geográfica (Kerr y Kharouba 2007; Shugart 1998; Parmesan 2005).
El cambio climático no afectará todas las especies de igual forma, algunas serán más propensas a la extinción, particularmente en aquellos ecosistemas más vulnerables como arrecifes de coral, manglares, ecosistemas montañosos y los que crecen sobre el permafrost. Además el riesgo de extinción será probablemente mayor en especies con limitados rangos climáticos, requerimientos restringidos de hábitat y dificultades para regenerar (Biringer et ál 2005)
La distribución actual de las especies es un reflejo de las distintas respuestas que tienen las especies según su historia natural ante distintas interacciones bióticas, como la competencia, el clima y a factores edáficos entre otros. Es con base en estos mecanismos que las comunidades naturales pueden responder al cambio climático (Hansen et ál 2001).
Las respuestas que muestren ecosistemas de zonas templadas al cambio climático pueden ser muy distintas a las de ecosistemas de zonas tropicales. Por ejemplo, en zonas templadas durante la última gran glaciación los bosques estuvieron rodeados de hielo, por lo que las
estímulo de la misma índole en el trópico tendría un efecto diferente en la biodiversidad, ya que la búsqueda de un hábitat más cálido implicaría moverse hacia sitios de menor altitud, necesitando para ello apenas un desplazamiento entre 30 a 40 km. Otro aspecto distintivo está ligado a la riqueza de especies que muestran los bosques tropicales, donde la alta diversidad, principalmente funcional, puede significar diversidad de respuestas al cambio climático (Bush y Hooghiemstra 2005).
Estudios analizados muestran que algunos ecosistemas de latitudes y altitudes altas son particularmente sensibles al calentamiento global, esto porque ya se observan ecosistemas de estas regiones afectados por el cambio climático. Un ejemplo son los bosques boreales, que se expanden hacia el norte a una velocidad aproximada de 100 a 150 km por cada 1ºC de aumento de la temperatura (IPCC 2002).
Otro efecto importante del calentamiento global está relacionado con la productividad de los ecosistemas, dado que el clima también ejerce influencia sobre la energía disponible para los organismos. En este sentido se considera posible que con el calentamiento global se experimenten cambios en la productividad del ecosistema, por la limitación en disponibilidad de nutrientes, alimento y otros recursos importantes (Hansen et ál 2001).
Otro impacto del cambio climático se puede ver en los mamíferos, en los que existe una estrecha relación entre la temperatura y la actividad metabólica; dado que animales de talla mayor toleran mejor las temperaturas bajas de los hábitat a los que pertenecen debido a la menor pérdida de calor que tienen, por esta razón se cree que mamíferos de gran tamaño pueden ser altamente afectados por el aumento de temperatura global (Kerr y Kharouba 2007).
En el caso del efecto del calentamiento global en la vegetación, como se considera al clima uno de los controladores principales de los patrones de vegetación, estructura y productividad de los ecosistemas a nivel mundial, muchas plantas pueden verse desplazadas por la competencia con otras o no puedan sobrevivir por el cambio del clima, lo mismo que los animales que dependen de ciertas gamas de temperatura, precipitación y de la persistencia de las especies de las que se alimentan (IPCC 2002).
con el dominio de especies herbáceas, que tienen mayores posibilidades de dispersarse y adaptarse al cambio climático (Hansen et ál 2001).
Aunque los escenarios de cambio climático predicen que el calentamiento será mayor en los polos, los impactos del cambio climático en los ecosistemas tropicales probablemente será igualmente sustancial debido a la relativa sensibilidad de la productividad de los procesos fenológicos a las variables climáticas (Biringer 2003).
Uno de los efectos del cambio climático potenciales que se ha discutido a raíz del incremento en las concentraciones de CO2 en la atmósfera, es la posibilidad de que este monto extra de carbono se traduzca en un efecto de fertilización en la vegetación y por lo tanto en un aumento de la biomasa vegetal (Kicklighter et ál 1999). Sin embargo, el estudio llevado a cabo por Clark (2004) en el bosque muy húmedo tropical de la Estación Biológica La Selva de la Organization for Tropical Studies (OTS) en Costa Rica, revela quelos árboles están creciendo menos y produciendo más dióxido de carbono (aumento en la respiración), producto del aumento en la temperatura que dificulta el proceso de fotosíntesis.
Aunque se han documentado múltiples impactos del calentamiento global sobre la biodiversidad como los mencionados anteriormente, ha sido complicado atribuír estos cambios directamente al cambio climático. Estas divergencias se han dado debido a las diferencias de enfoques entre expertos del IPCC de distintas disciplinas, principalmente los economistas quienes argumentan que hay subjetividad, falta de confiabilidad y que se deben utilizar factores de mayor peso para sustentar las conclusiones relacionadas con el efecto del cambio climático sobre la biodiversidad (Parmesan y Yohe 2003). De manera general se han publicado muchas investigaciones que relacionan respuestas de la biodiversidad a cambios de temperatura durante 20 o más años, se ha encontrado que de un total de 500 taxones estudiados, un 80% mostró cambios en sus pautas de migración, distribución e incluso cambios en el tamaño corporal a causa del calentamiento global (IPCC 2002).
Parmesan y Yohe (2003) realizaron un análisis de la huella e impacto del cambio climático en los ecosistemas, basado en la recopilación de investigaciones de largo plazo, de alta confiabilidad y que han documentado estudios con múltiples especies sobre fenología, cambios en distribución geográfica y abundancia. El análisis revela que a pesar de que pueden
individual, taxones o ecosistemas en diversas regiones, hay una alta confiabilidad para aseverar que el cambio climático es una importante fuerza de cambio y perturbación para los ecosistemas (Parmensan y Yohe 2003).
Entre las recomendaciones planteadas para valorar los efectos posibles del calentamiento global sobre los ecosistemas está el mejoramiento de las simulaciones climáticas a escala regional, a una resolución apropiada, lo mismo que el desarrollo de escenarios de cambio climático a nivel regional, que sean más fiables y detallados para el análisis de su impacto. (IPCC 2002).
La identificación de cambios potenciales en el clima de sitios donde están presentes ecosistemas de interés puede proveer información del número de sitios naturales y áreas protegidas que experimentarán alteraciones, de modo que se pueda identificar también la tendencia de las respuestas que tendrán las especies según cada escenario de cambio climático (Shugart 1998).
2.4 Modelos de clasificación de ecosistemas y su utilidad como
herramientas para la predicción del impacto del cambio climático
Con el tiempo se han diseñado modelos que sirven para anticipar las posibles respuestas de la biodiversidad a los cambios del clima, basados en relaciones empíricas y correlaciones estadísticas entre los organismos y su medio ambiente actual (Hansen et ál 2001).
Según Hannah (2003) las salidas de información producidas por los modelos de clima regional pueden ser usados en modelos de proyección de impacto en la biodiversidad, dado que sustituyen el factor tiempo en un determinado espacio a nivel de especies y sus nichos. Estos modelos usan los ámbitos de tolerancia al clima actual de las especies para inferir los posibles cambios en la distribución debidos a las alteraciones climáticas. Las herramientas más utilizadas incluyen los modelos de clima global, regional, modelos de equilibrio dinámico de la vegetación, modelos bioclimáticos para especies y análisis de sensibilidad en sitios específicos.
Para especies individuales los modelos utilizados para la determinación de nichos ecológicos se diferencian básicamente por dos aspectos, uno de ellos es si utilizan la identificación de puntos de registro de la presencia de una determinada especie en el sitio o si utilizan “grids o grillas” con datos que indiquen la presencia y ausencia de especies en una región. El otro aspecto es el de los modelos que utilizan la selección de variables bioclimáticas a nivel general, para delimitar la distribución de ciertas especies (Townsend et ál 2005).
También se han utilizado modelos a nivel de comunidades como los modelos fitogeográficos y bioclimáticos para evaluar los efectos del cambio climático, los cuales relacionan la distribución de la vegetación con importantes características del clima como condiciones de humedad y temperatura (Shuggart 1998).
Un ejemplo de estos modelos es el de zonas de vida de Holdridge, que es un sistema de clasificación de las principales asociaciones vegetales del mundo, el cual relaciona los ecosistemas con las variables climáticas que los determinan como la biotemperatura, precipitación promedio anual y la evapotranspiración potencial (Holdridge 2000).
La biotemperatura se toma como una medida de calor en un rango donde es posible el crecimiento de las plantas, entre 0 y 30 ºC, a partir de la cual se proponen siete pisos altitudinales. Los pisos altitudinales (Figura 2) corresponden a los rangos de elevación desde el nivel de mar que conforme aumentan en elevación muestran una disminución en la temperatura promedio anual, que igualmente se refleja en los valores de biotemperatura.
El sistema de zonas de vida de Holdridge es el modelo biogeográfico de clasificación de vegetación a partir de datos climáticos mejor conocido, e incluye 38 zonas de vida para el mundo definidas por biotemperatura y requerimientos de humedad de las plantas. Sin embargo este modelo ha sido cuestionado por no incluir la dinámica individual de las especies ni la estacionalidad (Townsend et ál 2005).
Con el fin de aclarar parte de estos cuestionamientos sobre el modelo de Holdridge, Lugo et ál (1999) argumenta que un sistema de clasificación de ecosistemas debe tratar de homogenizar en lo posible la complejidad de los ecosistemas para lograr mayor efectividad en la clasificación, para esto es necesario que el sistema cuente con una serie de criterios como estar
reflejar las distintas fuerzas determinantes del ecosistema. Indica además que debe ser jerárquico, adaptarse a pequeña y gran escala, que sea útil para evaluar efectos del cambio climático, estar validado y conforme a los principios que relacionan vegetación y clima y que además acepte información o datos de nuevos sitios. En general Lugo et ál (1999) considera que todos estos factores están presentes en el sistema de zonas de vida de Holdridge, lo cual lo hace un modelo útil para analizar impactos del cambio climático en la distribución geográfica de los ecosistemas del mundo.
En el diagrama se observan las zonas de vida dentro de hexágonos, determinados por tres entradas de información de regiones latitudinales a la izquierda, provincias de humedad con la precipitación en la parte inferior y de los pisos altitudinales según la biotemperatura al lado derecho del diagrama. (Holdridge 2000).
Figura 2. Diagrama para la clasificación de zonas de vida propuesto por L. Holdridge.
de cambio climático, creados específicamente para dicho estudio. Bajo los cuatro escenarios se observaron cambios significativos en la distribución geográfica de los diferentes tipos de biomas, donde ecosistemas como la tundra y los desiertos disminuyen, mientras que las áreas de pasturas y bosques se incrementan (Shugart 1998).
Otra investigación que evalúa el impacto del cambio climático se desarrolló en Estados Unidos, por medio del uso del modelo biogeográfico MAPSS (Hansen et ál 2001). Esta investigación proyectó la respuesta en la estructura de la vegetación y su densidad basados en limitaciones de luz, agua y nutrientes, pero no incluyeron la dispersión ni la sucesión natural. En general, con el calentamiento global según los diferentes escenarios utilizados se observó que bajo aumentos pequeños de temperatura el rango de distribución de los bosques se amplía, pero bajo los escenarios de aumento más fuerte de la temperatura se produce contracción y disminución de los bosques, esto se debe en parte a la poca disponibilidad de áreas cuyo clima encaja con los requerimientos de los ecosistemas boscosos (Hansen et ál 2001).
Otro modelo biogeográfico utilizado para evaluar impactos del cambio climático a nivel global y regional es BIOME (Townsend et ál 2005). Tanto BIOME como MAPSS predicen grandes cambios de distribución y límites de la vegetación de zonas templadas (cold-limites vegetation) hacia mayores altitudes y latitudes más altas (Townsend et ál 2005).
El análisis GAP utilizado para identificar brechas o vacíos de conservación de ecosistemas y especies, es otro de los modelos que se ha ajustado para evaluar las posibles respuestas de la vegetación al cambio climático (Shugart 1998). Como un ejemplo de esta aplicación He et ál (2005) llevaron a cabo simulaciones de las respuestas de especies de manera individual en los ecosistemas del Noreste de China al cambio climático con un modelo GAP, incorporando el efectos de distintas configuraciones espaciales del paisaje por medio del modelo LANDIS. Los resultados de las simulaciones a partir de escenarios del Canadian Global Coupled Model (CGCM2), mostraron fuertes respuestas de los ecosistemas de bajura y mayores elevaciones, pero en los bosques de elevación media no, probablemente debido a las constantes fluctuaciones de las trayectorias de dispersión usadas por las especies de estos bosques, lo que les da mayor resiliencia.
análisis aunque no contempló el cambio climático, utilizó el sistema de zonas de vida de Holdridge como indicador de la biodiversidad terrestre para identificar su representatividad dentro de las áreas protegidas, mostrando que solamente 9 de las 23 zonas de vida y sus transiciones presentes en el país, están representadas adecuadamente, lo cual puede ser distinto al evaluarse cambios potenciales del cambio climático sobre la distribución.
Investigar el cambio climático a nivel regional o local en países en desarrollo, como son la mayoría de los países tropicales, enfrenta una serie de dificultades y carencias que determinan la posibilidad de contar con modelación del clima y adaptación, como son la falta de personal calificado, falta de continuidad en las decisiones de monitoreo e investigación, falta de estaciones meteorológicas, diálogo insuficiente, entre otros; pero los modelos desarrollados hasta el momento pueden ser adaptados a estas zonas de manera que se puedan obtener respuestas más concretas para enfrentar el cambio climático ( Jones et ál 2005). Con el conocimiento generado con evaluaciones como la realizada por Powell et ál (1999) para Costa Rica a partir de un análisis GAP y otros, se puede también analizar el impacto que puede tener el cambio climático en la distribución geográfica de los ecosistemas del país, enfocando en las zonas de vida como modelo que refleja de forma mas directa los cambios en las variables del clima.
2.5 Vulnerabilidad, adaptación y resiliencia de los ecosistemas ante el
cambio climático
El impacto del cambio climático se puede analizar desde distintos aspectos, en principio con el impacto que tiene en los ecosistemas, el grado de exposición que estos tienen a las perturbaciones y la sensibilidad que estos pueden mostrar como producto de los cambios que experimenten (Romero 2005).
Para el IPCC (2007) el impacto del cambio climático se evalúa de acuerdo a las consecuencias potenciales de este sobre los sistemas humanos y naturales y a las posibles medidas de adaptación necesarias según las proyecciones de cambio planteadas.
Por su parte la resiliencia de los ecosistemas se puede analizar específicamente frente a los posibles efectos del cambio climático en cuanto a la magnitud de su impacto y al rango de
De acuerdo con el IPCC (2001) la adaptación al cambio climático está definida por el ajuste en los sistemas ecológicos, sociales y/o económicos como una respuesta a los cambios observados o esperados en el clima y sus efectos e impactos, con el objetivo de aliviar los efectos adversos y tomar ventaja de nuevas oportunidades (Romero 2005).
Desde un enfoque de ecología la resiliencia describe la velocidad con la que un ecosistema posterior a una perturbación natural o de origen antropogénico, puede retornar a su condición previa (Begon et ál 2006). En un sentido más amplio la resiliencia es la magnitud con la que una alteración puede ser tolerada por un sistema social y/o ecológico antes de que se mueva a una región nueva o a una condición controlada por otros procesos distintos a los que lo hacían originalmente (Carpenter 2001).
Biringer (2003) propone una serie de aspectos que pueden fortalecer la capacidad de adaptación y resiliencia de los ecosistemas boscosos tropicales y de la biodiversidad en general al cambio climático (Recuadro 1). Estos aspectos constituyen un esquema básico de recomendaciones para la conservación, entre los que destaca la introducción de especies más vulnerables en nuevas áreas para asegurar sus posibilidades de sobrevivencia con el cambio de clima.
Recuadro 1. Aspectos que favorecen la adaptación y resiliencia de ecosistemas boscosos al cambio climático.
Reducción de las amenazas actuales, con tal de promover la salud de los ecosistemas en
general y dar mayor seguridad a la estructura, composición y función del bosque que le ayude a incrementar su resiliencia.
Evitar la fragmentación y proveer conectividad ecológica, ya que son los efectos de borde los
que amenazan y desestabilizan el microclima y hábitat interior de los bosques, con la consecuente pérdida de biodiversidad que viene con la invasión de especies exóticas, plagas y enfermedades, sumado a la menor movilidad que presentan las especies nativas.
Maximizar el tamaño de las áreas bajo manejo.
Proveer áreas de amortiguamiento y flexibilizar los usos de la tierra.
Mantener la representatividad de tipos de bosque a los largo de gradientes ambientales. Proteger bosques maduros.
Proteger grupos funcionales y especies clave. Manejar plagas de manera activa.
Prevenir la conversión a plantaciones.
Mantener la diversidad genética y promover la salud de los ecosistemas a través de la
restauración ecológica.
Introducir especies más vulnerables en nuevas áreas para asegurar sus posibilidades de
Otros factores que pueden ser evaluados en función de la resiliencia ecológica son los que se derivan del concepto de funcionalidad. Para Poiani y Richter (1999) la Funcionalidad es la capacidad de un área de mantener objetos de conservación de la biodiversidad saludables, viables y de sustentar procesos ecológicos clave dentro de sus rangos naturales de variabilidad a largo plazo.
La capacidad de resiliencia de un ecosistema depende en gran medida de la funcionalidad que estos tengan, por lo cual se proponen cuatro atributos ecológicos que sirven para evaluarla (Poiani et ál 2000). Un primer atributo consiste en la composición y estructura de los objetos de conservación de la biodiversidad, que depende de la presencia de especies clave esperadas en un sitio, de la dinámica poblacional que presenten estas y otras consideradas invasoras que pueden afectar la composición y estructura del ecosistema. Este conjunto de características constituyen una medida de la salud del ecosistema que se quiere conservar.
Un segundo atributo se refiere a los regímenes ambientales y disturbios naturales, que se toma en cuenta para ver si están operando dentro de rangos naturales de variabilidad, tales como inundaciones o incendios que se pueden dar periódicamente en un rango normal o bien pueden suceder y tener un impacto mayor de lo que el ecosistema ha podido tolerar anteriormente (Poiani et ál 2000).
El tercer atributo es el área dinámica mínima, que se define en función del tamaño requerido para permitir a los objetos de conservación recuperarse de un disturbo, como puede ser un huracán o un incendio, este atributo depende de la escala a la cual se esté evaluando la funcionalidad si es como sitio o como paisaje (Poiani et ál 2000).
El cuarto atributo propuesto es la conectividad, para dar a los objetos de conservación acceso a todos los hábitat y recursos necesarios para desarrollarse adecuadamente o responder a los cambios ambientales por medio de movimientos a través del paisaje (Poiani et ál 2000).
Un análisis y evaluación de la resiliencia de la biodiversidad al cambio climático debe entonces incluir la identificación de especies, hábitat y procesos que deberán ser conservados dados los posibles impactos proyectados, enfatizando el potencial para la adaptación de estos
impactos del cambio climático pueden ser más exitosos si el alcance o ámbito es lo suficientemente amplio para incorporar las causas no climáticas de pérdida de biodiversidad (Biringer et ál 2005).
2.6 Áreas protegidas y Corredores Biológicos para la adaptación al cambio
climático
En el monitoreo y estudio del impacto del cambio climático en la biodiversidad se recomiendan no sólo herramientas de modelaje que permiten simular situaciones futuras respecto a las respuestas de los ecosistemas o especies. También surgen una serie de recomendaciones para entender el comportamiento de la biodiversidad desde el presente y mejorar sus posibilidades de adaptación.
Es en este sentido que se recomienda el desarrollo de sistemas de vigilancia y monitoreo de múltiples taxones que ayuden a detectar cambios en la biodiversidad que puedan ser atribuidos realmente al cambio climático, en donde el papel que juegan las áreas protegidas es entre otros de servir de testigo o de referencia dada la mínima influencia o presiones no climáticas que experimentan los ecosistemas que protegen. Igualmente es necesario mejorar el conocimiento que hay sobre las relaciones entre la biodiversidad en cuanto a estructura y función de los ecosistemas, así como la capacidad de dispersión y migración que tienen las diferentes especies a través de paisajes fragmentados (IPCC 2002).
Históricamente las áreas protegidas han sido el eje principal de las estrategias de conservación alrededor del mundo, ante las amenazas del cambio climático pueden seguir siendo efectivas para la conservación de la biodiversidad si son bien manejadas y su hábitat no es alterado, pero esto no quiere decir que estarán exentas de los efectos del calentamiento global ya que los ecosistemas protegidos pueden igualmente sufrir alteraciones en su composición (Kerr y Kharouba 2007).
Las áreas protegidas que cuentan con un buen diseño y manejo efectivo, pueden aminorar algunos de los problemas causados por el cambio climático e incluso brindar beneficios que van más allá de sus límites. Existen experiencias que muestran cómo las áreas protegidas pueden mitigar los efectos del cambio climático, como un amortiguador contra las alteraciones
un área diseñada para que las especies que protege puedan adaptarse al cambio climático (Biringer et ál 2005). El Parque cubre una gran área con amplios rangos de elevaciones y tipos de ecosistemas, protegiendo de esta manera una gran cantidad de tipos de hábitat. Esta característica en el diseño del Parque es la que puede dar mayor oportunidad a las especies de migrar y cambiar su distribución geográfica dentro de un área relativamente libre de amenazas por causa humana (Biringer et ál 2005). En Sudáfrica se ha usado el programa WORLDMAP para definir el área mínima de bosques requerida por las especies de la familia Proteaceae, con el fin de añadirlos al sistema de área protegidas actual y proteger este grupo de plantas de los efectos del cambio climático. De esta forma se está facilitando que estos grupos encuentren dentro de una misma reserva tanto su hábitat actual como el que se proyecte a futuro según los cambios de distribución que vayan a necesitar (Barber 2004).
Con el fin de valorar la contribución potencial de un área protegida a mitigar los efectos del cambio climático con base en aspectos críticos del manejo se ha propuesto una matriz (Cuadro 1.)
Cuadro 1. Valoración del aporte de las áreas protegidas a la mitigación de los efectos del cambio climático.
Tema Situación
actual Valor del Area en el manejo de la amenaza Tendencia con el cambio climático Modificación del sitio para maximizar los beneficios Modificación del sistema para maximizar los beneficios Valor económico potencial Mitigación de desastres Fuego Conservación de biodiversidad Seguridad alimentaria Seguridad en provisión de agua
Fuente: ( Dudley y Stolton 2003).
Por otra parte, la priorización de áreas protegidas y otras zonas para el manejo de los impactos proyectados del cambio climático sobre la biodiversidad debe tener en cuenta los modelos de distribución espacial de las especies, tanto actuales como a futuro, a partir de los cuales se
dentro del área, especies que se moverán en las proximidades y especies que se moverán a través de mayores distancias (Lovejoy 2005). Dada esta posibilidad de cambios en la distribución geográfica que experimenten las especies afectadas por el cambio climático, muchas de ellas tendrán que buscar sitios más adecuados a sus requerimientos y lograr su adaptación a los mismos, por lo que es necesario identificar las barreras que impiden la conectividad biológica y estudiar los factores que pueden permitir o inhibir el movimiento requerido (Rojas et ál 2003).
Con base en los planteamientos anteriores se puede afirmar que las especies propias de zonas altas que enfrenten dificultades para cruzar paisajes fragmentados, son las que probablemente no tendrán opción para reubicarse con la consecuente posibilidad de extinción; justificación válida para replantear el fortalecimiento de Corredores biológicos hacia los retos del cambio climático (Shugart 1998).
De forma complementaria a la función de las áreas protegidas, los corredores biológicos proveen los enlaces para la conservación de la biodiversidad ya que ayudan al desplazamiento de animales a través de paisajes alterados, incrementan las tasas de inmigración a hábitat aislados, facilitan la continuidad de procesos ecológicos en paisajes modificados, proporcionan hábitat para muchas especies y servicios ecosistémicos como mantenimiento de la calidad del agua, disminución de la erosión y estabilidad del ciclo hidrológico (Bennet 2004). De esta manera al facilitar la capacidad de adaptación, los corredores biológicos contribuyen directamente con la resiliencia de los ecosistemas al cambio climático.
Es necesario complementar la conservación tradicional por medio del manejo de áreas protegidas con otros enfoques como la restauración de áreas naturales dentro de paisajes dominados por la actividad humana, y así incrementar las posibilidades de que la biodiversidad local se adapte al cambio climático. Además se puede aumentar la conectividad del paisaje con beneficios obvios para las especies que respondan al cambio climático con migraciones o cambios en sus distribuciones geográficas, para lo cual se debe aprender mucho del funcionamiento de los corredores biológicos (Kerr y Kharouba 2007).
Bennet (2004) define la conectividad en función del grado en el que el paisaje facilita o impide el desplazamiento entre parcelas de hábitats con recursos, dependiendo de los arreglos
puede definir como el grado de distancia física entre parches, que permite la descripción de los atributos estructurales del mosaico presente en el paisaje (Farina 2006).
En el caso de Costa Rica, el sistema de Áreas Silvestres Protegidas debe estar idealmente constituido en una o varias redes funcionales de conectividad con el objetivo de aumentar las probabilidades para que los ecosistemas puedan otorgar sus servicios ambientales y afrontar con mayor capacidad de resiliencia los efectos del cambio global (SINAC 2007). Las redes de conectividad pueden llamarse áreas funcionales para la conservación e integrar no sólo las áreas protegidas, sino además corredores biológicos, paisajes dominados por diversos usos de la tierra y áreas de amortiguamiento (Poiani et ál), lo cual constituye la estrategia que puede reducir la probabilidad de pérdida de las poblaciones vulnerables ante las amenazas de reducción del hábitat y del cambio climático sobre todo al considerar el reducido tamaño de las áreas protegidas en Costa Rica (Herrera y Finegan 2008).
El análisis de vacíos de conservación llevado a cabo en Costa Rica a través del proyecto GRUAS II, hizo una identificación de los tipos de vegetación con base en la clasificación por Unidades Fitogeográficas, de los sistemas ecológicos de agua dulce y marinos que no están representados en el sistema de áreas silvestres protegidas actualmente (SINAC 2007). El objetivo principal del análisis en cuanto a ecosistemas terrestres fue la identificación de los vacíos de conservación a partir de la sobreposición de mapas de tipos de vegetación, de cobertura natural, de áreas protegidas según sus distintas categorías de manejo, para proponer al final las rutas de conectividad entre áreas silvestres protegidas que deben ser promovidas.
En general el análisis pone de manifiesto que el sistema actual de áreas silvestres protegidas cuenta con brechas o vacíos que no se pueden ignorar (SINAC 2007), pero es muy importante resaltar que a pesar de que este análisis representó un valioso esfuerzo, no está contemplando el cambio climático como una fuerza determinante sobre la biodiversidad. Dicha realidad repercute directamente en la necesidad de generar información actualizada sobre los impactos que podría tener el cambio climático en los ecosistemas que pretende conservar el país en el futuro y contribuír de manera efectiva en el marco de la planificación sistemática que se ha venido fortaleciendo a través de la implementación de diversas herramientas como análisis de vacíos de conservación, los corredores biológicos y el monitoreo de biodiversidad asi como de
