Análisis del impacto ambiental. Ecología de una reserva natural
La Meseta de Kaibab es una superficie extensa y llana en el extremo norte del Gran Cañón de 1.000.000 acres. En 1907 el Presidente Roosevelt tomó la decisión de crear la Reserva Nacional de Caza del Gran Cañón, la cual incluía la Meseta de Kaibab. Se siguió la política de dar una recompensa para incentivar la caza de pumas que eran los depredadores naturales del ciervo. En un breve plazo se cazaron cerca de 500 pumas. Como resultado del exterminio de pumas y de otros enemigos naturales del ciervo, la población de ciervos empezó a crecer muy rápidamente. La manada de ciervos se incrementó desde los 5.000 antes de 1907 a unos 50.000 en unos 15 años.
Cuando la población de ciervos creció los empleados del Servicio Forestal empezaron a advertir de
que los ciervos podrían
agotar la comida
disponible en la meseta. Durante los inviernos de 1924 y 1925 murió casi el sesenta por ciento de la población de ciervos de la meseta. La población de ciervos de la Meseta de Kaibab continuó disminuyendo durante
los siguientes años, y finalmente se estabilizó en unos 10.000 hacia 1940.
DISEÑO DE UNA POLÍTICA
Ahora imagine que usted es un empleado del Servicio Forestal en 1930 y que ha sido encargado de la definición de una política para la gestión de la evolución de la población de ciervos de la Meseta de Kaibab. Para examinar algunas alternativas que le acerquen al problema usted decide crear un modelo.
Su principal preocupación es el crecimiento y rápido descenso de la población de ciervos observada en el período de 1900 a 1930, y su posible evolución futura desde 1930 a 1950. Por ello el periodo de análisis de su modelo abarcará desde 1900 a 1950, y el tema principal a analizar es la evolución del número de ciervos.
Una vez que haya creado el modelo correcto podrá utilizarlo para examinar el impacto de diferentes alternativas. Trate de conseguir un aumento estable del tamaño de la manada de ciervos de la meseta a partir de 1930 que es la fecha de su llegada.
La información histórica sobre la Meseta de Kaibab se halla en la obra "Conceptos de Ecología" de E. Kormondy. El modelo se basa en un trabajo de D. Meadows y M. Goodman.
VERSION 1
Definir en el Model – Settings:
INITIAL TIME = 1900 FINAL TIME= 1950 TIME STEP=1 Units for time = año
(Atención: algunas versiones del software no aceptan la ñ en el Model Settings)
(01) caza = pumas*ciervos cazados por puma
Units: ciervos/año
La caza total de ciervos es igual al número de pumas que existe por la cantidad de ciervos al año que caza cada puma.
(02) Ciervos= +incremento vegetativo-caza
Inicial value: 5000
Units: ciervos
Los ciervos varían en función del incremento vegetativo (nacimientos-muertes naturales) y de la caza que hacen los pumas. Los ciervos iniciales son 5000.
(03) densidad de ciervos= Ciervos/area
Units: ciervos/acres
Es el número de ciervos por acre.
(04) densidad inicial = 0.005
Units: ciervos/acres
Resultado de 5.000 ciervos/1.000.000 acres
(05) incremento vegetativo = Ciervos*tasa
de incremento
Units: ciervos/año
(06) pumas= 500 Units: pumas (07) area = 1000000 Units: acres (08) tasa de incremento = 0.2 Units: 1/año
Este porcentaje se toma, a falta de datos mas precisos, de la siguiente forma: vamos a considerar el incremento vegetativo neto, o sea nacimientos menos defunciones. Si cada hembra tuviese una cría al año la tasa sobre el total de población sería del 0,5. Suponiendo que los ciervos viven 10 años, le tendríamos que restar 0,1. Total 0,4. Ahora bien como no todas las hembras tendrán cría, unas por muy jóvenes y otras por muy viejas, consideraremos que la tasa se reduce del 0,4 al 0,2.
(09) ciervos cazados por puma =
densidad de ciervos /densidad inicial Lookup
(0,0),(1,2),(2,4),(4,6),(20,6)
Units: ciervos/pumas/año
Cuando la densidad es 0 la caza es 0, punto (0,0) y cuando la densidad real es igual a la densidad inicial cada puma caza a 2 ciervos al año, punto (1,2). A medida que aumenta la densidad van aumentando las capturas. Ver Nota explicativa del As Graph en la página siguiente y de los valores tomados al final de este ejercicio. Podemos verificar que las unidades son correctas pulsando Model – Units Check
El número total de ciervos permanece constante en este modelo. Podríamos haber simplificado mucho el modelo omitiendo la tabla y poniendo en su lugar una constante, ya que de hecho funciona siempre sobre el mismo punto, en (1,2) , pero esta tabla nos será de gran utilidad para poder
simular en el modelo diferentes políticas de gestión.
Pulsando el botón de As Graph podemos definir con más comodidad los puntos de la tabla:
En este punto es conveniente guardar el modelo creado (File – Save) en el directorio que prefiera con el nombre kaibab1.mdl.
Los resultados obtenidos son correctos si no hubiese habido intervención humana. Ahora vamos a introducir en una nueva versión del modelo el exterminio de los pumas.
También vamos a mejorar la formulación de la tasa de incremento que hemos
tomado constante y la vamos a poner en relación a la cantidad de pasto por ciervo
VERSION 2
(01) area= 1000000
Units: acres
(02) caza= pumas*ciervos cazados por puma
Units: ciervos/año
La caza total de ciervos es igual al numero de pumas que existe por la cantidad de ciervos al año que caza cada puma.
(03) Ciervos= +incremento vegetativo-caza
Inicial value: 5000
Units: ciervos
Los ciervos varían en función del incremento vegetativo (nacimientos-muertes naturales) y de la caza que hacen los pumas. Los ciervos iniciales son 5000.
(04) ciervos cazados por puma = densidad de ciervos/densidad
inicial
Lookup: (0,0),(1,2),(2,4),(4,6),(20,6)
Units: ciervos/pumas/año
(05) densidad de ciervos= Ciervos / area
Units: ciervos/acres
Es el número de ciervos por acre.
(06) densidad inicial= 0.005
Units: ciervos/acres
(07) incremento vegetativo= Ciervos*tasa de incremento
(08) Pasto= 100000
Units: toneladas
En esta simulación tomamos un valor constante
(09) pasto por ciervo= Pasto / Ciervos
Units: toneladas/ciervos
Es la cantidad de pasto de que dispone cada ciervo al año.
(10) pasto por ciervo inicial=20
Units: toneladas/ciervos
El valor inicial es de 100.000 toneladas/ 5.000 ciervos = 20
(11) pumas= 500-STEP(500,1910)
Units: pumas
MODIFICADO Eliminamos los pumas en 1910. La función STEP(N,T) nos permite simularlo ya que reproduce una disminución de 500 en el año 1910.
(12) tasa de incremento = pasto por ciervo/pasto por ciervo
inicial
Lookup: (0,-0.6),(0.05,0),(0.1,0.2),(1,0.2)
Units: 1/año
La tasa de incremento depende de la cantidad de pasto que existe. Cuando el pasto es abundante la tasa de incremento de los ciervos es del 20% anual, punto (1,0.2) y cuando no existe pasto la tasa implica una disminución neta del 60% de los ciervos, punto (0,-0.6). Ver Nota explicativa al final de este ejercicio.
COMPORTAMIENTO OBSERVADO
Una vez suprimidos los pumas los ciervos crecen rápidamente, pero la cantidad de comida por ciervo disminuye, lo que provoca una disminución de su tasa de incremento neta.
VERSION 3
(01) area= 1000000
Units: acres
(02) caza= pumas*ciervos cazados por puma
Units: ciervos/año
La caza total de ciervos es igual al numero de pumas que existe por la cantidad de ciervos al año que caza cada puma.
(03) Ciervos= +incremento vegetativo-caza,
Initial value: 5000
Units: ciervos
Los ciervos varían en función del incremento vegetativo (nacimientos-muertes naturales) y de la caza que hacen los pumas. Los ciervos iniciales son 5000.
(04) ciervos cazados por puma = densidad de ciervos/densidad
inicial
Lookup (0,0),(1,2),(2,4),(4,6),(20,6)
(05) consumo por ciervo = Pasto/pasto inicial
Lookup (0,0),(0.2,0.4),(0.4,0.8),(1,1)
Units: toneladas/ciervos/año
Toma como entrada (x) la relación entre el pasto real y el pasto inicial o normal, y toma el valor (y) del consumo en toneladas por ciervo al año. Cuando el pasto real y el inicial coinciden el consumo es 1, punto (1,1) cuando el pasto real es 0 no hay consumo, punto (0,0). Ver Nota explicativa al final de este ejercicio.
(06) densidad de ciervos= Ciervos / area
Units: ciervos/acres
Es el número de ciervos por acre.
(07) densidad inicial= 0.005
Units: ciervos/acres
(09) incremento vegetativo=Ciervos*tasa de incremento
Units: ciervos/año
Es el producto del número de ciervos por su tasa de incremento vegetativa (neta).
(10) Pasto= pasto regenerado-pasto consumido
Inicial value: pasto inicial Units: toneladas
(11) pasto consumido= Ciervos*consumo por ciervo
Units: toneladas/año
Se calcula como la cantidad de ciervos que existe en cada período por el consumo medio de pasto de cada uno de ellos.
(12) pasto inicial= 100000
Units: toneladas
Es el valor que teníamos en 1900.
(13) pasto por ciervo= Pasto/Ciervos
Units: toneladas/ciervos
Es la cantidad de pasto de que dispone cada ciervo al año.
(14) pasto por ciervo inicial= 20
Units: toneladas/ciervos
El valor inicial es de 100.000 toneladas/ 5.000 ciervos = 20
(15) pasto regenerado= (pasto inicial-Pasto)/tiempo de
regeneración
Units: toneladas/año
Si el tiempo de regeneración fuese de 1 año, cada año se igualarían en pasto real y el inicial, cuando no es así y cuanto mayor sea el tiempo de regeneración más
(16) pumas= 500-STEP(500,1910)
Units: pumas
(17) tasa de incremento = pasto por ciervo/ pasto por ciervo
inicial
Lookup: (0,-0.6),(0.05,0),(0.1,0.2),(1,0.2)
Units: 1/año
La tasa de incremento depende de la cantidad de pasto que existe. Cuando el pasto es abundante la tasa es del 20% anual, punto (1,0.2) y cuando no existe paso la tasa implica una disminución neta del 60%, punto (0,-0.6)
(18) tiempo de regeneración = Pasto/pasto inicial
Lookup: (0,40),(0.5,1.5),(1,1)
Units: año
Toma como entrada (x) el porcentaje entre pasto real y pasto normal, y ofrece como salida (y) el tiempo en años de regeneración, que va desde 1 a 40 años. Cuando el pasto real el pasto inicial coinciden el tiempo de regeneración es 1, punto (1,1) y cuando no hay pasto real el tiempo de regeneración es 40 años, punto (0,40)
COMPORTAMIENTO OBSERVADO
Ejecutando el modelo podemos observar una evolución en el número de ciervos muy similar a la que nos describen que sucedió realmente y por lo tanto podemos considerar que este modelo es ya una buena base para la introducción en el de políticas de gestión que nos permitan actuar con una nueva visión de sus consecuencias.
Estudio de políticas de gestión
Existen diversas políticas que pueden simularse con el modelo, algunas son actuaciones en una sola variable o dirección y otras son una combinación de actuaciones. Podemos pensar en tres actuaciones: reintroducir los pumas, dar pasto durante un tiempo, y por último introducir cazadores que eliminen a los ciervos enfermos. Otras no son físicamente posibles, como podría ser aumentar el área de la reserva ya que nos indican que ésta se halla rodeada de montañas.
Nuestra intuición nos suele indicar que retornar al Paraíso Perdido anterior a la manipulación del hombre blanco es siempre una buena idea, y eso se traduce en intentar un retorno al pasado. Para hacerlo vamos a simular una primera reintroducción de 250 pumas en 1930 y vamos a ver las consecuencias en el modelo. Para esto modificaremos la ecuación de los pumas:
pumas = 500-STEP(500,1910)+STEP(250,1930)
Cuando ejecutemos el modelo aparecerá el mensaje “Dataset Current already exists. Do you want override it?” le señalaremos No y daremos un nombre a la nueva simulación, para ver ambas de forma comparativa. Para numerar las gráficas – lo que es de utilidad si vamos a hacer copias en blanco y negro – hemos de ir a la barra superior: Options – options – y marcar ‘Show Line Markers on Graph Lines’
El resultado de esta actuación como podemos ver en la gráfica de la página siguiente no mejora la evolución del numero de ciervos, sino que reduce la cantidad de