Monitoreo de los ecosistemas andinos 1985 2005 : síntesis

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(1)Colombia, diversa por naturaleza. Monitoreo de los ecosistemas andinos 1985-2005: síntesis Dolors Armenteras Pascual Nelly Rodríguez Eraso Editoras.

(2) Colombia, diversa por naturaleza. Monitoreo de los ecosistemas andinos 1985-2005: síntesis Dolors Armenteras Pascual Nelly Rodríguez Eraso Editoras.

(3) Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt ©Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, 2007 Los textos pueden ser utilizados total o parcialmente citando la fuente.. CONTRIBUCIÓN IAvH # 403. Coordinación editorial Claudia María Villa García María Margarita Gaitán Uribe Edición cartográfica Carol Andrea Franco Aguilera Revisión de estilo Claudia María Villa García Isabella Lomanto Uribe Fotografía Francisco A. Nieto Montaño Mauricio “Pato” Salcedo Banco de Imágenes Ambientales IAvH René López Camacho Diseño y Diagramación Liliana Patricia Aguilar Gallego Impresión Ediprint Ltda.. Citación sugerida Para toda la obra: Armenteras, D. y Rodríguez, N. (Eds.). 2007. Monitoreo de los ecosistemas andinos 1985-2005: Síntesis y perspectivas. Instituto de Investigación Alexander von Humboldt. Bogotá, D.C. Colombia. 174 p. Para parte: Cabrera, E. y Ramírez, D. 2007. Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes Colombianos: 1985-2005. pp. 39-63. En: Armenteras, D. y Rodríguez, N. (Eds.). 2007. Monitoreo de los ecosistemas andinos 1985-2005: Síntesis y perspectivas. Instituto de Investigación Alexander von Humboldt. Bogotá, D.C. Colombia. 174 p. ISBN 99999999 Palabras clave: Biodiversidad, escala, función, representatividad, no maderables, información..

(4) FERNANDO GAST HARDERS Director General Instituto Humboldt.

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(6) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Presentación. L. os ecosistemas son la condición básica y necesaria para la vida en la tierra; de ellos como humanos recibimos múltiples beneficios, denominados bienes y servicios ecosistémicos. En Colombia, durante los últimos años, se han congregado esfuerzos institucionales y nacionales en torno al tema, conducentes a conocer y analizar la gran diversidad biológica del país y a sentar las bases para su seguimiento. Igualmente, en el marco de iniciativas regionales, la temática ha cobrado importancia en la implementación de redes temáticas y productos de información para América Latina y el Caribe que aportan a la toma de decisiones ambientales. Recientemente, durante el Encuentro de Experiencias en Inventarios y Monitoreo Biológico convocado por el Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, se identificó la necesidad de integrar a sistemas de información y protocolos metodológicos la información existente en el país con el objeto de consolidar una red nacional de estudios a largo plazo. En el marco de las funciones del Instituto y dentro de los resultados del Plan Estratégico vigente Biodiversidad para el desarrollo: El manejo sostenible de los ecosistemas como aporte al bienestar humano, damos a conocer el presente documento, producto de cinco años trabajo e investigación, enmarcados en su mayor parte dentro del subcomponente mapa de ecosistemas del proyecto “Conservación y uso de la biodiversidad en los Andes colombianos”, financiado por el GEF, la Embajada de Holanda y con la participación y apoyo del Banco Mundial como agencia implementadora, elacionados con el levantamiento, procesamiento, análisis y síntesis de información sobre el estado de los ecosistemas andinos, a partir de metodologías y herramientas espaciales que puedan apoyar el desarrollo e implementación de sistemas de monitoreo de la biodiversidad. Esperamos que esta publicación sea una base para ampliar la comprensión de los componentes de la biodiversidad de los Andes colombianos, con énfasis en ecosistemas, en la que se introduce el contexto social y económico de la región, imprescindible para poder entender el estado actual de los ecosistemas, las tendencias que condujeron a este estado y las relaciones entre ellos. Así mismo, este documento propone estimular la discusión sobre la forma colectiva de optimizar un sistema de observación de la biodiversidad y armonizar de alguna manera los métodos y estándares para el manejo de información geográfica sobre biodiversidad, orientado a la comunidad científica y académica para el establecimiento de sistemas de monitoreo en un país megadiverso como Colombia.. Fernando Gast Harders, PhD Director General. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(7) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I-. Agradecimientos. L. os autores agradecemos la colaboración de todos los investigadores que forman y han hecho parte de la Unidad de Sistemas de Información Geográfica del Instituto Humboldt, por su trabajo continuo y su entusiasta participación en la consecución, el manejo y análisis de la información espacial, esencial para consolidar un sistema de información geográfica, orientado a fortalecer procesos relacionados con la biodiversidad. En especial a Carol Franco, Camilo Cadena, Javier Otero, Gustavo Galindo, Ruben Darío Mateus, Juan Carlos Betancourth y Julio Cesar Vargas. A todos los investigadores del Instituto Humboldt y de otras entidades del sector ambiental por sus aportes y sugerencias para retroalimentar, consolidar y potencializar análisis espaciales relevantes para el entendimiento de diferentes componentes de la biodiversidad. A la línea de investigación de Uso y Saberes en Biodiversidad del Programa de Uso y Valoración del Instituto Alexander von Humboldt, particularmente a la investigadora María Paula Quiceno por facilitar la consulta de las bases de datos sobre uso de los recursos silvestres en Colombia. A Claudia María Villa, por sus aportes y trabajo continuo para el mejoramiento de cada una de las publicaciones. Finalmente expresamos nuestro reconocimiento a Fernando Gast, Director del Instituto Humboldt, por su apoyo constante durante estos años y a la coordinación del proyecto “Conservación y uso sostenible de la biodiversidad en los Andes colombianos” a través de Iván Darío Gómez, María del Pilar Pardo e Inés Cavelier.. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A L EXANDER VON HUMBOLDT.

(8) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Autores. Editoras Dolors Armenteras Pascual. Nelly Rodríguez Eraso. Bióloga, Universitat de Barcelona Maestría en Environmental Forestry, University of Wales PhD Geografía, King´s College London Investigadora asociada Instituto Humboldt Profesora Asociada, Departamento de Biología Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Ingeniera forestal, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Especialista en Estadística, Universidad Nacional de Colombia Especialista en Sistemas de información geográfica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Candidata a PhD en Diversidad y función de ecosistemas, Universidad Autónoma de Barcelona Coordinadora Unidad SIG, Instituto Humboldt. [email protected]. [email protected]. Autores Esteban Álvarez Dávila. Edersson Cabrera Montenegro. Ingeniero forestal, Universidad Nacional de Colombia M.Sc. Ecología, Universidad Nacional de Medellín Candidato a PhD Universidad de Alcalá de Henares Analista ambiental de proyectos. Interconexión Eléctrica S.A.. Ingeniero forestal, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Especialista en Sistemas de información geográfica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Investigador senior Instituto Humboldt. [email protected]. ecabrera @humboldt.org.co. Dolors Armenteras Pascual. Felipe Cardona Naranjo. Bióloga, Universitat de Barcelona Maestría en Environmental Forestry, University of Wales PhD Geografía, King´s College London Investigadora asociada Instituto Humboldt Profesora Asociada, Departamento de Biología Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Biólogo, M.Sc. Docente. Universidad de Antioquia. [email protected]. Doris Benítez Rubiano. [email protected]. Inés Cavelier Franco Antropóloga, Universidad de los Andes. Coordinadora proyecto Conservación y uso sostenible de la biodiversidad en los Andes colombianos Instituto Humboldt. Ingeniera forestal, Universidad Nacional de Colombia Investigadora asociada. Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín. [email protected]. [email protected]. Biólogo, Universidad de Antioquia. Director científico Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín. Nestor Ricardo Bernal Suárez Estadístico, Universidad Nacional de Colombia Maestría en Climatología Universidad Nacional de Colombia Investigador senior Instituto Humboldt [email protected]. Álvaro Cogollo Pacheco. [email protected]. Wilson Devía Álvarez Biólogo, Universidad del Valle. Director Científico, Jardín Botánico Juan María Céspedes [email protected]. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(9) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I-. Eliana Jiménez Rojas. Nelly Rodríguez Eraso. Ingeniera forestal, M.Sc. Universidad Nacional de Colombia Docente. Universidad Nacional de Colombia, sede Leticia. Ingeniera forestal, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Especialista en Estadística, Universidad Nacional de Colombia Especialista en Sistemas de información geográfica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Candidata a PhD en Diversidad y función de ecosistemas, Universidad Autónoma de Barcelona Coordinadora Unidad SIG, Instituto Humboldt. [email protected]. René López Camacho Ingeniero forestal, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Biólogo, Universidad Nacional de Colombia Profesor, Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [email protected]. Edward Rojas. [email protected]. Ingeniero forestal, Universidad Nacional de Colombia Director Fundación Cuángare. Omar Melo Cruz. [email protected]. Ingeniero forestal, M.Sc, Universidad del Tolima Docente Universidad del Tolima. Darío Sánchez Sánchez. [email protected]. Mónica Marcela Morales Rivas Ingeniera forestal, Universidad Nacional de Colombia Investigada senior Instituto Humboldt [email protected]. Jorge Pérez Sabala Ingeniero forestal, Universidad Nacional de Colombia Curador del Herbario. Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín [email protected]. Diana Patricia Ramírez Aguilera Ingeniera catastral , Universidad Distrital Francisco José de Caldas Maestría en Gestión ambiental para el desarrollo sostenible, Pontificia Universidad Javeriana (en curso) Investigada senior Instituto Humboldt. Biólogo, M.Sc. Curador del Herbario Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín [email protected]. Marcela Serna González Ingeniero forestal, Universidad Nacional de Colombia Investigador asociado Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín [email protected]. César Velásquez Rúa Biólogo Investigador asociado Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín [email protected]. Oswaldo Velásquez Restrepo. [email protected]. Ingeniero forestal, Universidad Nacional de Colombia Docente. Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de Medellín. Alexander Rincón Ruíz. [email protected]. Economista, Universidad Nacional de Colombia Maestría en Economía, Universidad Nacional de Colombia Consultor DANE y DNP [email protected]. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A L EXANDER VON HUMBOLDT.

(10) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Tabla de contenido Introducción. 13. 1.. Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad. 19. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.. Importancia y propósito de un programa de monitoreo......................................................................................................21 Ecosistemas: enfoques y perspectivas para su monitoreo..................................................................................................26 Funcionamiento de ecosistemas y su relación con comunidades y especies......................................................................30 Los aspectos antrópicos y su integración mediante modelos al monitoreo de la biodiversidad a nivel ecosistémico.............................................................................................................................32 Bibliografía.........................................................................................................................................................................34. 2.. Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes colombianos: 1985-2005. 2.1. 2.2. 2.3.. Distribución, superficie y dinámica de cambio de ecosistemas..........................................................................................41 Tasas de cambio y fragmentación de los ecosistemas........................................................................................................49 Bibliografía.........................................................................................................................................................................63. 3.. Representatividad ecosistémica del Sistema de Parques Nacionales Naturales en los Andes colombianos. 3.1. 3.2 3.3. Antecedentes.......................................................................................................................................................................67 Resultados y recomendaciones...........................................................................................................................................70 Bibliografía.........................................................................................................................................................................73. 4.. Monitoreo de los Andes colombianos (2.000-3.000 msnm) a través del establecimiento de parcelas permanentes. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.. Análisis de los datos...........................................................................................................................................................79 Resultados y discusión........................................................................................................................................................79 Pautas para trabajos futuros................................................................................................................................................85 Bibliografía.........................................................................................................................................................................86. 5.. Productos forestales no maderables en los Andes colombianos: una aproximación a su conocimiento y monitoreo. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.. Los productos forestales no maderables.............................................................................................................................94 Análisis de datos.................................................................................................................................................................95 Resultados y discusión........................................................................................................................................................95 Pautas para el manejo y monitoreo de los PFNM.............................................................................................................101 Bibliografía.......................................................................................................................................................................104. 6.. Factores antrópicos asociados e interrelaciones con el estado de los ecosistemas andinos. 6.1. 6.2. 6.3.. Factores asociados............................................................................................................................................................111 Análisis de correlaciones..................................................................................................................................................123 Bibliografía.......................................................................................................................................................................125. 39. 65. 76. 91. 110. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(11) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I-. 7.. Propuesta para un protocolo de monitoreo de los ecosistemas andinos colombianos. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7. Etapa 1. Objetivo y escala del programa de monitoreo....................................................................................................132 Etapa 2. Selección de variables e indicadores a ser monitoreados...................................................................................132 Etapa 3. El diseño del esquema de muestreo y la colecta de datos...................................................................................135 Etapa 4. Análisis, interpretación y evaluación..................................................................................................................136 Etapa 5. Comunicación de resultados y recomendaciones...............................................................................................137 Etapa 6. Almacenamiento y mantenimiento de la información........................................................................................139 Bibliografía.......................................................................................................................................................................140. Anexos 1 2. 129. 143. Leyenda de ecosistemas naturales de los Andes colombianos 2005................................................................................145 Listado de especies empleadas en la obtención de PFNM en los Andes colombianos....................................................153. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A L EXANDER VON HUMBOLDT.

(12) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Índice de figuras Figura 1 1. Diagrama conceptual de un programa de monitoreo ambiental prospectivo (tomado de Busch y Trexler, 2003)............................................................................................................................................................ 22 Figura 1 2. Aplicación de la aproximación ecosistémica (tomado de UNEP/CBD/COP 2003)..................................................... 26 Figura 1 3. Representación esquemática de escalas y niveles de organización (tomado de Ewert et al. 2006)............................. 29 Figura 1 4. Clasificación de los grupos funcionales de acuerdo con los procesos y funcionamiento del ecosistema (tomado de Hooper et al. 2004)................................................................................................................. 31 Figura 2 1. Distribución de los tipos generales de biomas en los Andes colombianos, año 2005.................................................. 42 Figura 2 2. Área de ecosistemas seminaturales y transformados año 2005.................................................................................... 43 Figura 2 3. Mapa de cambio en los ecosistemas naturales años 1985-2005................................................................................... 50 Figura 2 4. Superficie (% del total) de los patrones de fragmentación en los Andes colombianos aplicando el modelo propuesto por Riitters et al. (2000).............................................................................................................. 55 Figura 2 5. Localización espacial de los patrones de fragmentación para el ZHT serranía de La Macarena periodo 1985-2005........................................................................................................................................................ 57 Figura 2 6. Localización espacial de los patrones de fragmentación para el ZHT valle del río Magdalena periodo 1985-2005........................................................................................................................................................ 58 Figura 2 7. Localización espacial de los patrones de fragmentación para el orobioma subandino cordillera Central 1985-2005........................................................................................................................................................ 60 Figura 2 8. Localización espacial de los patrones de fragmentación para el orobioma andino y altoandino cordillera Oriental 1985-2005....................................................................................................................................... 62 Figura 3 1. Áreas del SPNN tenidas en cuenta para el análisis de representatividad ecosistémica................................................ 69 Figura 3 2. Distribución de la representatividad ecosistémica en los Andes colombianos, años 1985 y 2000.............................. 72 Figura 4 1. Localización de parcelas de monitoreo en bosques de montaña de los Andes colombianos....................................... 78 Figura 4 2. Diversidad beta al nivel de familias y géneros en Andes colombianos.........................................................................84 Figura 5 1. Número de especies no maderables presente a nivel bioma para los Andes colombianos........................................... 97 Figura 5 2. Número de especies no maderables de acuerdo con las categorías de uso................................................................... 97 Figura 5 3. Diagrama general para un programa de monitoreo de PFNM para la región andina dentro de un contexto ecológico...................................................................................................................................................... 103 Figura 6 1. Dinámica temporal de los porcentajes de población resto y cabecera para los Andes respecto a los valores nacionales....................................................................................................................................................... 112 Figura 6 2. Porcentaje de población cabecera y resto de los municipios de Andes...................................................................... 112 Figura 6 3. Tamaño de la población de los municipios de Andes................................................................................................ 113 Figura 6 4. Indicador de actividad económica (millones de pesos a precios constante de 1994) y consumo de energía municipal (Kw/hora) – Año 2003............................................................................................................. 114 Figura 6 5. Mapa indicador de actividad economica – 2003........................................................................................................ 115 Figura 6 6. Coefientes Gini de acceso a la tierra........................................................................................................................... 116 Figura 6 7. ICV 1993 - 2003......................................................................................................................................................... 118 Figura 6 8. Mapa de ICV año 2003............................................................................................................................................... 119 Figura 6 9. Mapa de desplazados (número de personas desplazadas - expulsión y recepción).................................................... 120 Figura 6 10. Logaritmo población 2005 vs logaritmo actividad económica 2003.......................................................................... 123 Figura 6 11. ICV 2003 vs logaritmo actividad económica 2003.................................................................................................... 124 Figura 6 12. Tipificación general de grupos de correlaciones según cobertura y resultados de las correlaciones......................... 125 Figura 7 1. Etapas propuestas para llevar a cabo un protocolo de monitoreo de ecosistemas y ejemplo de aplicación en el caso del monitoreo de los ecosistemas de los Andes colombianos............................................. 132 Figura 7 2. Flujo de información para monitoreo de ecosistemas y toma de decisiones (adaptado de Palmer 2003).......................................................................................................................................................... 137 Figura 7 3. Herramienta para consulta en línea de la base de datos para ecosistemas andinos.................................................... 138 Figura 7 4. Bases y relaciones jerárquicas para el establecimiento de un sistema de información geográfica para el monitoreo............................................................................................................. 139 Figura 7 5. Relación costo – beneficio de un programa de monitoreo.......................................................................................... 140. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(13) Índice de tablas Tabla 1.1. Tabla 1.2. Tabla 2.1. Tabla 2.2. Tabla 2.3. Tabla 2.4. Tabla 2.5. Tabla 2.6. Tabla 2.7. Tabla 2.8. Tabla 2.9. Tabla 2.10. Tabla 2.11. Tabla 2.12. Tabla 2.13. Tabla 2.14. Tabla 2.15. Tabla 3.1. Tabla 3.2. Tabla 4.1. Tabla 4.2. Tabla 4.3. Tabla 6.1. Tabla 6.2. Tabla 6.3. Tabla 6.4. Tabla 7.1. Tabla 7.2.. Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma preliminar (tomado de Tregler et al. 2001).................... 22 Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma más detallada.................................................................. 24 Distribución de la superficie (ha) de ecosistemas naturales y transformados en los Andes colombianos, año 2005................................................................................................................................................. 43 Distribución del zonobioma húmedo tropical (ZHT), año 2005................................................................................. 44 Distribución del zonobioma alternogídrico y/o subxerofítico tropical (ZAST), año 2005........................................ 45 Distribución del orobioma del zonobioma húmedo tropical, año 2005....................................................................... 46 Distribución de orobiomas azonales del zonobioma húmedo tropical, año 2005........................................................ 47 Distribución en área de ecosistemas naturales 1985 – 2005..........................................................................................48 Tasas de cambio de ecosistemas naturales para los Andes colombianos, periodo 1985-2005..................................... 51 Consolidado dinámica TCEN para la región de los Andes colombianos..................................................................... 51 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para la región de los Andes colombianos periodo 1985-2005........................................................................................................................................................ 54 Métricas del paisaje región de los Andes 1985 – 2005................................................................................................ 55 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para el ZHT piedemonte serranía de La Macarena, periodo 1985-2005................................................................................................................................. 56 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para el ZHT valle del río Magdalena, periodo 1985-2005........................................................................................................................................................ 56 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para el orobioma subandino cordillera Central, periodo 1985-2005......................................................................................................................................... 59 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para el orobioma subandino Nariño. Putumayo, periodo 1985-2005...................................................................................................................................... 61 Variación en superficie de los patrones de fragmentación para el orobioma andino y altoandino cordillera Oriental, periodo 1985-2005........................................................................................................................ 61 Áreas del SPNN tenidas en cuenta para el análisis de representatividad ecosistémica................................................ 68 Biomas de los Andes colombianos. Áreas totales, áreas bajo protección y proporciones de ecosistemas según categoría de representatividad............................................................................................................................ 71 Características de las parcelas permanentes usadas e los análisis de los Andes (2.000-3.000 msnm)........................ 80 Características principales de composición, estructura y dinámica de los bosques de los Andes colombianos (2.000-3.000 msnm)................................................................................................................................ 81 Características florísticas y estructurales de las parcelas permanentes en los Andes colombianos (2.000-3.000 msnm)...................................................................................................................................................... 83 Tasa de crecimiento de la población total (% anual).................................................................................................. 114 Municipios con mayor área en coca dentro de Andes y que presentan un área superior al 60% dentro de Andes.................................................................................................................................................. 117 Grupo de municipios con los mayores índices de escasez de agua para condiciones de año medio (2000)........................................................................................................................................................ 121 Índice de presión para las cuencas de los Andes colombianos................................................................................... 124 Estado del arte de los criterios utilizados para evaluar las variables de monitoreo de forma más detallada para el caso de los ecosistemas andinos (adaptado de Tegler et al. 2001).................................................. 134 Indicadores propuestos en el contexto del programa de monitoreo........................................................................... 135.

(14) INTRODUCCIÓN Dolors Armenteras y Nelly Rodríguez.

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(16) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Introducción. E. ntre los acuerdos y compromisos establecidos en el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB), ratificado por Colombia en 1994, se encuentran el desarrollo de iniciativas orientadas a asumir, entre otros, retos relacionados con el establecimiento de sistemas de información útiles para el monitoreo de la biodiversidad y sobretodo para su conservación y uso efectivo. Más allá del CDB, varias convenciones y acuerdos internacionales, así como leyes nacionales, proclaman la importancia de tomar acciones orientadas en este sentido y destacan que el manejo racional de la biodiversidad, tanto en su aspecto natural como antrópico, requiere de información que sea relevante y oportuna. El levantamiento y análisis de información en escalas geográficas grandes presenta muchos desafíos. La capacidad para levantar información primaria sobre características ambientales, especies o comunidades, el poder combinar datos de fuentes y escalas diferentes, el integrar aproximaciones opuestas a un mismo problema, las interacciones no lineares, son enormes retos del trabajo científico entorno a un tema: el monitoreo de los ecosistemas. En el marco del proyecto “Conservación y uso sostenible de la biodiversidad en los Andes colombianos”, presentamos en el año 2004 “Ecosistemas de los Andes colombianos” (Rodríguez et al, 2004), un primer aporte de información útil sobre el estudio de la biodiversidad en el nivel de organización regional/paisaje, donde el ecosistema constituía la unidad de análisis central para esta región del país. Desde entonces, y alrededor no solo de este proyecto sino de otros, y en particular con el apoyo del Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, el Instituto ha seguido trabajando en la discusión de esta temática, a. partir de un desarrollo continúo de propuestas y trabajos que han sido implementados y medidos para avanzar y tratar de mejorar las observaciones existentes sobre la biodiversidad. Es por ello que esta publicación surge como resultado de los esfuerzos del Instituto Alexander von Humboldt por aportar conocimiento sobre la biodiversidad de nuestro país, tomando una aproximación ecosistémica que permita hacer seguimiento al estado de los componentes de la biodiversidad y a los cambios que suceden en ellos, de una forma organizada, replicable y multiescalar, considerando el componente antrópico como una parte integral del ecosistema. En esta ocasión, pretendemos realizar una evaluación que aporte y actualice los fundamentos conceptuales y metodológicos y la información disponible para ampliar el conocimiento de los ecosistemas existentes en los Andes, de sus condiciones, cambios y tendencias desde 1985 hasta 2005, y también de las presiones e impactos asociados y proponemos unas directrices de monitoreo a futuro con base en la experiencia adquirida en el marco del proyecto “Conservación y uso de la biodiversidad en los Andes colombianos” y de la investigación a largo plazo de la Unidad de Sistemas de Información Geográfica del Instituto Humboldt para continuar brindando al país información relevante sobre la biodiversidad a nivel de ecosistemas. Deseamos que este documento y la información aquí presentada sirva como un instrumento para estandarizar e integrar metodologías y productos a diferentes escalas y diferentes orígenes (ej. sensores remotos y observaciones in situ) que mejoren nuestra compresión sobre la dinámica y el funcionamiento de la región. Igualmente, los resultados aquí presentados son una contribución significativa a las. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(17) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I V A S INTRODUCCIÓN. mejoras continuas en la planificación y el manejo de los recursos naturales del país, proporcionando información ambiental útil a los tomadores de decisiones y a la comunidad en general e ilustrando posibles acciones a seguir en un futuro no lejano para implementar un programa de monitoreo de largo plazo en el país. En este sentido, este documento fue creado y pensado para ampliar el debate existente hoy en día sobre los sistemas de monitoreo ambientales, pero esperamos que también pueda ser un punto de referencia para la medición de la tasa actual de pérdida de la biodiversidad a nivel nacional, por lo menos en lo que se refiere a los ecosistemas andinos y ayude a establecer si para el año 2010 se logran las metas y compromisos por las Partes del Convenio de Diversidad Biológica (Decisión VI/26, CBD). El documento está dividido en siete capítulos. El primero presenta algunos tópicos desde la perspectiva conceptual alrededor de temas como ecosistema, escala y monitoreo de ecosistemas y la interrelación con los aspectos antrópicos; el segundo capítulo muestra los resultados y análisis de la información de deforestación y fragmentación de los ecosistemas a nivel de biomas entre 1985 y 2005. El capítulo 3 presenta una evaluación del. estado de conservación de los ecosistemas andinos dentro del sistema nacional de áreas protegidas, con la intención de aportar información relevante y útil para los tomadores de decisiones entorno a la planificación de la conservación y el manejo de los recursos naturales en los Andes colombianos; los capítulos cuatro y cinco introducen el estado de conocimiento de los bosques andinos respecto a su estructura, funcionamiento y uso, a través del análisis de parcelas permanentes y productos no maderables en ecosistemas andinos. Le sigue el capítulo sexto que incorpora y enfatiza el componente antrópico en el monitoreo y analiza la interrelaciones de estos factores con algunos aspectos de estado y cambio en los ecosistemas y el séptimo y ultimo capítulo trata de recoger todos los elementos anteriormente expuestos y junto con la experiencia adquirida durante los últimos años en el Sistema de información geográfica, se propone y concretar una propuesta de protocolo de monitoreo de los ecosistemas en los Andes colombianos, identificando los progresos y los vacíos actuales. Por último esperamos que esta publicación fortalezca y estimule el debate sobre la medición de la biodiversidad y aporte al estudio y la protección de los ecosistemas andinos y sobre todo que estimule la participación de científicos, estudiantes y entidades que toman decisiones y formulan políticas con respecto a la biodiversidad.. Contexto Los Andes colombianos con una superficie de 287,720 km2 presentan la mayor complejidad biológica, cultural, social y económica del territorio nacional. La región se extiende a lo largo de las tres cordilleras: Occidental, Central y Oriental desde aproximadamente los 500 msnm ocupando los piedemontes del zonobioma húmedo tropical hasta el orobioma nival cuya mayor altura corresponde al Nevado del Cocuy con 5.400 msnm; hacen parte de esta región los valles interandinos de los ríos Magdalena y Cauca.. 16. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A L EXANDER VON HUMBOLDT. Desde el punto de vista del componente socioeconómico, la región andina concentra el 77,4% de la población del país, con una dinámica considerable en el porcentaje de la población que pasó de 36,8% a 75,5% en las cabeceas y 63,2% a 22,5% en las zonas urbanas en los últimos cincuenta años; estas cifras están asociadas a los procesos de migración a las ciudades y a la acelerada urbanización, del denominado “trapecio andino” conformado por Bogotá, D.C. – Medellín.

(18) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R SP E C T I V A S INTRODUCCIÓN. – Cali y Bucaramanga. Igualmente, la región se caracteriza por presentar el centro de la actividad económica del país, representando cerca del 85% de la actividad económica en 1993 y 87% en 2003. Bogotá, Medellín y Cali representan el 44% del PIB de la región de los Andes y el 38% del PIB nacional. A nivel de ecosistemas, se han identificado 162 ecosistemas naturales agrupados en 36 biomas que ocupan el 38,24% del área; los orobiomas representan el 26,38%, el zonobioma húmedo tropical el 10,81%, el zonobioma alternohigríco y/o subxerofítico tropical un 0,42% y el menos representado son los orobiomas azonales del zonobioma húmedo tropical con el 0,09%. Para el periodo comprendido entre 1985-2005, se observa una disminución en área de ecosistemas naturales de cerca de 1.800.000 ha, es decir, una pérdida neta de 13,68% que equivale a una tasa de cambio de -0,744. Para los ecosistemas seminaturales se ha presentado durante los últimos cinco años una ganancia en área principalmente en el piso basal con predominancia de vegetación secundario. A continuación se hace una breve descripción de los biomas pertenecientes a los Andes colombianos: • El zonobioma húmedo tropical está conformado por ocho tipos de biomas y 45 ecosistemas naturales, dentro de los cuales el zonobioma húmedo tropical (ZHT) del piedemonte del Pacífico y el ZHT del valle del río Magdalena son los más representativos en cuando a. extensión. A nivel de riqueza de ecosistemas, el ZHT del piedemonte orinoquense contiene diez ecosistemas, seguido del ZHT del valle del río Magdalena con ocho. • El zonobioma alternohígrico y/o subxerofítico tropical (ZAST) representa sólo un 0.8% del total de ecosistemas naturales; abarca seis tipos de biomas y 17 ecosistemas naturales, siendo el ZAST del valle del río Magdalena el que mayor extensión y riqueza de ecosistemas contiene. Este bioma se presenta asociado a los valles intermontanos situados entre las tres cordilleras que constituyen la región de los andes e incluye los bosques secos del valle del río Magdalena. • Los orobiomas del zonobioma húmedo tropical agrupan 18 tipos de biomas distribuidos en cinco orobiomas subandinos, cuatro andinos, cuatro altoandinos, cuatro, páramos y uno nival, con un total de 91 ecosistemas naturales. El orobioma andino ocupa el 10.1% de extensión, seguido del orobioma subandino (9,6%) y el orobioma de páramo (4,6%). La mayor riqueza en número de ecosistemas se presenta en los orobiomas de páramo, específicamente en el orobioma de páramo cordillera Oriental con 14. • Los orobiomas azonales del zonobioma húmedo tropical (ZAST) presentan cuatro tipos de biomas: ZAST cañón del Dagua, ZAST Cúcuta, ZAST cañón del Chicamocha y ZAST altiplano cundiboyacense ocupando menos del 0,3% de área en los pisos bioclimáticos del subandino y andino y nueve ecosistemas naturales.. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT. 17.

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(20) Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad Nelly Rodríguez, Dolors Armenteras, Néstor Ricardo Bernal, Alexander Rincón.

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(22) M O N I T O R E O D E L O S E C O S I S T E M A S A N D I N O S 1 9 8 5 / 2 0 0 5 : S Í N T E S I S Y P E R S P E C T I-. Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad. Importancia y propósito de un programa de monitoreo. D. e acuerdo con Noon (2003) y Suter (1993), el monitoreo es la medición de características ambientales en un período de tiempo largo para determinar el estado o tendencias en algún aspecto de la calidad ambiental. Estas características o atributos pueden ser particularmente una información muy relevante, pues sus valores son de algún modo indicativos de calidad, salud o integridad de un sistema ecológico extenso al cual pertenecen y son indicadores de la condición de ese sistema (Hunsaker y Carpenter 1990, Olsen 1992). El deterioro cada vez más progresivo de los ecosistemas en el mundo ha planteado la necesidad de implementar sistemas ambientales de monitoreo y desarrollar indicadores operacionales que midan los cambios en los ecosistemas (Costanza y Mageau 1999), con el objetivo de lograr en ellos unas condiciones óptimas, direccionar eficazmente los objetivos de conservación, validar las relaciones causa-efecto de los factores antrópicos y el medio ambiente (Manley et al. 2000) y, finalmente, lograr una gestión adecuada de los recursos naturales (Tegler et al. 2001). Cada vez más, el monitoreo se ha asociado tanto conceptual como operativamente como un medio para medir la eficacia de las acciones de manejo de los ecosistemas a nivel global, regional y local. La implementación ideal de programas de monitoreo debe brindar la información para tomar decisiones apropiadas relacionadas con el manejo del medio ambiente; deben estar diseñadas para detectar cambios en un parámetro específico a través de mediciones repetidas (Beggs 2000) y deben tener un. propósito y unos objetivos específicos (Goldsmith 1991). Es así como la información obtenida de procesos de monitoreo puede tener un gran valor como sistemas de alerta temprana, brindando medidas de atributos indicativos de cambios ecológicos en etapas anticipadas a procesos de disminución de recursos naturales y puede llevar a una intervención antes que las pérdidas ambientales sean irreversibles. De acuerdo con Boyle (2001), las características deseables de un programa de monitoreo son: 1 Que sea relevante y soporte para toma de decisiones, 2 Que tenga en cuenta consideraciones de escala y tipo, 3 Que se base en modelos de sistemas conceptuales que explícitamente reconozcan el vínculo entre la sociedad y el ambiente, 4 Que permita una evaluación general e integrada del sistema, 5 Que sea adaptable y flexible, y, 6 Que sea práctico Dentro de este contexto, un programa de monitoreo debe responder a las necesidades de información y su éxito puede ser alcanzado si proporciona: i) un esquema claro de preguntas a contestar, ii) un período especíifico para contestar cada pregunta, y iii) la capacidad de agregar y de suprimir preguntas sin el reajuste de la fundamentación conceptual o del diseño experimental; es decir debe considerar la adaptabilidad a implicaciones de la política o legislación ambiental como la base de cualquier esfuerzo (Manley et al. 2000).. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT.

(23) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I V A S Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes Colom b i a n o s : 1 9 8 5 - 2 0 0 5. Tipos de monitoreo Los tipos de acercamiento para definir un programa de monitoreo a largo plazo, de acuerdo con Manley et al. (2000) y Busch y Trexler (2003) son: i) prospectivo o predictivo y ii) retrospectivo. El primero de ellos, busca detectar los cambios en el estado o en la condición de una cualidad del ecosistema, sin entrar a analizar la causa potencial del cambio, y el segundo, intenta detectar indicadores de efecto no deseados antes de que ocurra un cambio. Un estudio prospectivo comienza con la selección de casos con una causa antecendente sospechada (exposición a stressores-factores de presión) o sin ella, para luego hacer un seguimiento de los casos, con el objeto de determinar si el efecto anticipado está asociado con la causa antecedente (Figura 1.1). Un estudio retrospectivo inicia con la selección de casos con un efecto o sin él, para luego analizar los casos a fin de determinar si el efecto está asociado. con la causa antecedente; este último enfoque de monitoreo está basado empíricamente en el teorema de Bayes (Parzen 1992), que permite estimar la probabilidad de tener un efecto específico, condicionado a la ocurrencia previa de un evento (causa antecedente). Manley et al. 2000 consideran que los dos tipos de acercamientos son complementarios y, junto con la identificación de los agentes externos que actúan de manera dominante sobre un ecosistema, constituyen el mejor acercamiento para un programa de monitoreo a escala regional, aumentando la posibilidad de detectar e interpretar cambios importantes del ecosistema. Estos autores consideran también que las cualidades de los indicadores utilizados en monitoreo deben: i) reflejar la condición general del proceso en un cierto plazo (acercamiento retrospectivo), ii) reflejar los resultados en los cambios a partir de los agentes externos dominantes que operan sobre el ecosistema (acercamiento predictivo), y iii) reflejar los agentes externos dominantes.. Figura 1.1 Diagrama conceptual de un programa de monitoreo ambiental prospectivo (tomado de Busch y Trexler 2003). 22. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A LEXANDER VON HUMBOLDT.

(24) Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad Nelly Rodríguez, Dolors Armenteras, Néstor Ricardo Bernal, Alexander Rincón. Etapas en un programa de monitoreo En términos generales y una vez definido si un programa de monitoreo, es retrosprectivo, prospectivo o predictivo, debe considerar una planeación general de etapas (Jones 1986 y Noss 1990 en Smyth y James 2004), que desde un punto de vista integral involucra: • La definición del objetivo y escala (espacial y temporal) del monitoreo. Para ello se deberá definir de forma concreta el objetivo general y el alcance del programa de monitoreo, así como definir explícitamente la dimensión espacial y temporal del objeto o proceso ecológico que se pretende monitorear. También es importante definir un tiempo base o línea base de referencia, es decir, el intervalo de tiempo que tardará el proceso de monitoreo en el cual se medirá o estimarán los indicadores y el tiempo final del programa. Generalmente, dos productos surgen de un programa de monitoreo; el primero es un. estimativo del estado (valor) de la condición del indicador en un lugar dado y un momento específico del tiempo y el segundo es una evaluación de la tendencia espacial y temporal del objetivo monitoreado. • La selección de variables e indicadores a ser monitoreados. Es importante hacer una preselección de variables con criterios primarios preliminares (ejemplo, Tabla 1.1), los cuales serán evaluados de manera detallada en una fase posterior, cuyo criterio de selección puede estar basado en calidad, aplicabilidad, métodos de recolección, análisis e interpretación datos, programas existentes y rentabilidad para seleccionar un sistema de línea base de monitoreo de variables (Tabla 1.2). El proceso de selección es iterativo e implica grupos de funcionamiento que satisfacen, a partir de sesiones de trabajo, donde se evalúa y selecciona el grado óptimo de las variables a monitorear.. Tabla 1.1 Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma preliminar (Tomado de Tregler et al. 2001). Criterios primarios. Explicación Las variables ambientales se focalizan en uno o varios temas ambientales.. 1. La variable de monitoreo brindará información útil sobre cambios en ecosistemas. Los datos de la variable a monitorear pueden ser relacionados con el cambio de un ecosistema de sus rangos normales de resiliencia, lo cual puede conducir a la degradación. La variable de monitoreo debe ser sensible a cambios. La variable de monitoreo integra los factores de presión en el tiempo y el espacio. La variable a monitorear tiene una base científica válida y aceptada.. 2. La variable a monitorear puede ser aplicada a un rango de ecosistemas. La variable a ser monitoreada puede ser usada en un rango amplio de condiciones climáticas, de suelo, topográficas y de vegetación.. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT. 23.

(25) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I V A S Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes Colom b i a n o s : 1 9 8 5 - 2 0 0 5. Tabla 1.1 Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma preliminar (tomado de Tregler et al. 2001) (continuación). Criterios primarios. Explicación. 3. La variable a monitorear es una variable costo – efectiva para monitorear y evaluar. El muestreo de la variable a monitorear debe ser costo – efectivo, por ejemplo un método de muestreo simple aplicado frecuentemente o un método de muestreo complejo aplicado no frecuentemente. Una variable de muestreo puede ser llevada a cabo por una persona con un gran interés en el ambiente natural y con un entrenamiento apropiado o usando una guía detallada.. Tabla 1.2 Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma más detallada (tomado de Tregler et al. 2001). Criterios más detallados. Explicación. 1. Integración de los componentes de ecosistemas. El indicador es una respuesta de más de un componente de estructura o funcionamiento del ecosistema.. 2. Método de recolección Método de recolección bien documentado. Métodos disponibles para el indicador paso por paso. Métodos validados y comúnmente aceptados.. Un conocimiento especializado no es requerido para la recolección de datos. Una variable de muestreo puede ser llevada a cabo por una persona con interés específico en algún tema y con un entrenamiento apropiado o usando una guía detallada.. Un equipo especializado no es requerido. Uso de equipos de campo (por ejemplo sensores de oxígeno).. 3. Análisis de datos e interpretación Las mediciones de campo brindan los datos para interpretación.. Análisis costo-beneficio. Los análisis de laboratorio están disponibles y son costo-efectivos para muestreos periódicos.. La información es fácilmente comunicada y presentada. Tablas simples, gráficos y cuadros pueden ser usados para presentar claramente los resultados del análisis de datos.. 4. Datos o programas existentes Número de años de datos disponibles. Mayor número de años disponible del indicador es deseable. Los datos entre años deben ser comparables. 24. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A LEXANDER VON HUMBOLDT.

(26) Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad Nelly Rodríguez, Dolors Armenteras, Néstor Ricardo Bernal, Alexander Rincón. Tabla 1.2 Criterios para evaluar las variables de monitoreo de forma más detallada (Tomado de Tregler et al. 2001) (continuación). Criterios más detallados. Explicación. Número de estaciones con datos disponibles. Más estaciones con datos disponibles es deseable. Número de estaciones a lo largo del rango de ecozonas. Más ecozonas con datos disponibles es deseable para comparación entre ellas.. Datos disponibles prontamente o compartidos. Datos del indicador publicados o que puedan ser obtenidos libremente.. Condiciones de la línea base establecida. Se requiere haber establecido las condiciones del indicador para que sea representativo de un sistema natural.. Análisis de tendencia completado. Datos suficientes del indicador que hayan sido recolectados y analizados para mostrar tendencias a lo largo del tiempo.. Costos. Bajo costo de promedio anual para la medición del indicador y el análisis.. • El diseño del esquema de muestreo y la recolección de datos. Para ello se requiere realizar diseños muestrales que estén acordes con los objetivos específicos del monitoreo y los diseños deberán tener en cuenta la estructura espacial de los datos ecológicos (Legendre et al. 2002). García (2006) describe que la extensión de muestreo deberá ser lo suficientemente amplia como para albergar la máxima variabilidad del fenómeno ecológico que se estudia, ya que una extensión reducida, en relación a la escala real del fenómeno, mostrará sólo una pequeña parte de la variación. Para el levantamiento de información es necesario documentar una guía para llevar a cabo el proceso de recolección.. • El análisis de datos, tendencias, interpretación y evaluación. Consiste en analizar las variables y los indicadores medidos o estimados, empleando métodos descriptivos, exploratorios, etc; para evaluar los cambios significativos se emplean pruebas estadísticas en las que adicionalmente, se analizan posibles tendencias espaciales y temporales y se interpretan los resultados. El objetivo de monitorear un indicador ambiental específico es detectar diferencias en su valor en diferentes lugares en un momento dado del tiempo (estado), o cambios en los valores a través del tiempo en un lugar específico (tendencia). Desde una visión amplia, los cambios en los valores de un indicador son relevantes, ya que contribuyen a una evaluación del manejo exitoso o brindan una alerta temprana de cambios adversos a un sistema ecológico antes de que se ocurra una pérdida irreversible (Noon 2003).. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT. 25.

(27) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I V A S Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes Colom b i a n o s : 1 9 8 5 - 2 0 0 5. Ecosistemas: enfoques y perspectivas para su monitoreo El monitoreo de la biodiversidad a nivel de ecosistemas en escalas geográficas amplias requiere un marco de trabajo que provea el entendimiento de las relaciones entre los componentes y los procesos del ecosistema y las actividades humanas asociadas (Manley et al. 2000) e identifique los cambios temporales y espaciales de estos elementos y sus repercusiones en el ambiente global (Hong y Lee 2006). Un marco de trabajo reconocido a nivel mundial es la aproximación ecosistémica, definida como “una estrategia para el manejo integrado de la tierra, el agua y los recursos vivos que promueve la conservación y el uso sostenible de una manera equitativa, facilitando de esta forma el cumplimiento de los tres objetivos del Convenio de Diversidad Biológica: conservación de la biodiversidad, utilización sostenible de sus componentes y participación justa de los beneficios, resultado del uso de los recursos genéticos (CDB 1992). Los principios de la aproximación ecosistémica contemplan: i) el manejo de los recursos naturales dentro de un contexto biológico, social, cultural, y. económico; ii) el entendimiento de la estructura, función y cambio del ecosistema en escalas espaciales y temporales apropiadas como base para su conservación y uso, y, iii) la participación de todos los sectores de la sociedad para una buena gestión de los recursos (UNEP/CBD/COP 2003), proporcionando de esta forma un marco para la toma de decisiones incluyendo la formulación de políticas y la inserción de procesos nacionales a escalas internacionales. El enfoque de ecosistemas ha sido discutido y promovido en los últimos años a partir de diferentes iniciativas como la Evaluación de Ecosistemas del Milenio (MEA 2005), que ponen de manifiesto su uso para la planificación de los recursos; con este enfoque es posible integrar relaciones funcionales, relaciones sociales, prácticas y sistemas de manejo y sostenibilidad de los ecosistemas. La Figura 1.2 resume de manera general la implementación del enfoque a través de los principios y elementos que lo conforman.. Figura 1.2 Aplicación de la aproximación ecosistémica (Tomado de UNEP/CBD/COP, 2003). 26. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A LEXANDER VON HUMBOLDT.

(28) Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad Nelly Rodríguez, Dolors Armenteras, Néstor Ricardo Bernal, Alexander Rincón. El concepto de ecosistema El concepto del ecosistema puede tener diversas aproximaciones de acuerdo con las necesidades de interpretación de las ciencias naturales y sociales. Su conceptualización ha sido usada por el conocimiento tradicional de diferentes culturas, la apreciación de los ecologistas y científicos de la biología, los antropólogos y un número variado de disciplinas que encuentran en este concepto un punto de encuentro, donde convergen las características de un sistema que se complementa e interactúa para explicar los procesos, respuestas y cambios que están ocurriendo dentro de él (Berkes et al. 1998). Es así como Pickett y Cadenasso (2002) identifican y analizan tres dimensiones de este complejo concepto, desde su definición científica (medida), modelo de análisis (modelo) hasta la flexibilidad de su uso para la integración de varias ciencias y el público en general (metáfora). Tansley introdujo el concepto de ecosistemas en 1935, el cual contiene importantes implicaciones para el estudio de la naturaleza: i) es producto de una creación mental con una frontera definida, lo que permite estudiar su dinámica, interrelación y sinergias o antagonismos con los demás ecosistemas, ii) es independiente de la escala y de la temporalidad, es decir, puede actuar a nivel de un microorganismo o a nivel de la biosfera, iii) no está restringido a un sistema en equilibrio o estable, sino también a ecosistemas con cambio en composición, flujos y energía y iv) las actividades humanas constituyen un factor biótico relevante que genera procesos y estructuras (Pickett y Cadenasso 2002, Deléage 1993). Al ser los ecosistemas una unidad natural que posee un límite geográfico definido en el espacio dentro del cual interactúan componentes físicos, biológicos y humanos (Berkes et al. 1998), se incorpora la dimensión del modelo al concepto de ecosistema (Pickett y Cadenasso 2002). Estos modelos nacen de las necesidades y preguntas de investigación sobre una o varias características del ecosistema, que comprenden toda una variedad de aplicaciones desde genética de poblaciones, modelos. energéticos, modelos de biodiversidad hasta modelos ecológicos y económicos. El dominio de cada modelo comprende varios pasos: i) identificar los componentes del modelo, ii) establecer la escala espacial y temporal, iii) delimitar físicamente el sistema a través de algún parámetro preestablecido, iv) articular la conexión entre componentes y e) identificar contrastes en el comportamiento del sistema (Odum 1993, Pickett et al. 1994 citados por Pickett y Cadenasso 2002). Esta aproximación al concepto de ecosistema como modelo, provee un puente de comunicación entre los científicos y los tomadores de decisiones, generando alternativas y nuevos cuestionamientos sobre el entendimiento y manejo de los ecosistemas. Finalmente, el ecosistema visto como una metáfora, surge de la necesidad de transmitir información científica y técnica a diferentes usuarios de la información. Existen dos aproximaciones dentro de la dimensión metafórica: la científica, que utiliza conceptos técnicos comunes en el ámbito de la academia, tomadores de decisiones y administradores de los recursos, y la social, que depende de la percepción de la sociedad o las personas ante un ecosistema específico (Pickett y Cadenasso 2002). El concepto metafórico del valor que prestan los ecosistemas a través de sus bienes y servicios puede servir de acercamiento de las dimensiones de medida y modelo del ecosistema en término de sus valores sociales y es el primer paso en la formulación de estrategias de manejo de los mismos (Ewel 2001).. El concepto de escala en el monitoreo del ecosistema Las definiciones tradicionales de escala se refieren a un sistema de números, cantidades etc., usados para medir o para comparar el nivel de magnitudes: la relación entre su tamaño verdadero y su tamaño en un mapa, un modelo o un diagrama. Estas definiciones se han utilizado tradicionalmente en cartografía, en referencia al cociente de la distancia del mapa a la distancia de la tierra (Longley et al.. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT. 27.

(29) MONITOREO DE LOS ECOSISTEMAS ANDINOS 1985/2005: SÍNTE S I S Y P E R S P E C T I V A S Estado actual y cambio en los ecosistemas de los Andes Colom b i a n o s : 1 9 8 5 - 2 0 0 5. 2001). Sin embargo, los ecologistas y los geógrafos a menudo han utilizado el término de escala en maneras muy diversas y la misma palabra puede tener diferentes significados cuando se usa en contextos cartográficos, geográficos o ecológicos (Csillag et al. 2000, Jenerette y Wu 2000, Morrison y Hall 2002). Mucho del uso científico de la palabra escala es en el sentido de la resolución espacial o el nivel del detalle espacial en los datos. Sin embargo, la escala también es utilizada por los científicos para hablar del grado o del alcance geográfico de un proyecto. Morrison y Hall (2002) sugieren una definición estándar de la escala que distingue entre la “resolución en las cuales se miden los patrones, percibido o representado” y “las escalas espaciales y temporales en las cuales se hacen las observaciones” o escala de la observación. En ecología el concepto de escala se define como la dimensión física de un objeto o proceso ecológico en el espacio (Turner et al. 2001), que se puede descomponer en tres dimensiones: ecológica, de muestreo y analítica (Dungan et al. 2002) La escala ecológica expresa la dimensión real de los fenómenos ecológicos, la escala de muestreo hace referencia a la extensión del área de observación y las características espaciales de las unidades de muestreo, y la escala analítica refleja las características de las unidades de muestreo en términos de análisis. García (2006) señala: “nuestra capacidad de inferencia depende en gran medida de cómo las escalas de muestreo y análisis se ajustan a la escala real del fenómeno ecológico”. Las tecnologías de los sistemas de información geográfica han permitido claramente visualizar fenómenos espaciales, pero ningún SIG tiene la capacidad de representar objetos espaciales de diversas maneras a través de una jerarquía de escalas, ni de hacer un promedio ni de agregar sistemáticamente los datos (Longley y Batty 1996). De hecho, el efecto de escala (es decir la tendencia para que diversos resultados estadísticos sean obtenidos del mismo sistema de datos cuando. 28. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. A LEXANDER VON HUMBOLDT. la información se agrupa en distintos niveles de la resolución espacial) y el efecto del zoning o la agregación (es decir la variabilidad en los resultados estadísticos obtenidos dentro de un sistema de unidades regionales modificables, en función de la manera en que las unidades se puede agrupar en una escala dada y no como resultado de la variación en el tamaño de esas áreas), se consideran dos de los problemas más antiguos y sin resolver del análisis espacial (Wrigley et al. 1996). Uno de los problemas centrales de la ecología es que tanto la escala influencia la distribución y la abundancia de organismos. La escala es un aspecto importante desde el punto de vista ecológico y desde la perspectiva de alternativas de modelación de la vegetación y los ecosistemas, a tal punto que los patrones biogeográficos, ecológicos y sus procesos asociados, son usualmente dependientes de ella y muchas veces están estructurados de una forma jerárquica (Levin, 1992). Es esencial producir buenos modelos pero también es fundamental indicar claramente la escala temporal en la cual se está conduciendo el modelo y obviamente el tamaño del área analizada. Igualmente establecer y mostrar las incertidumbres al modelar y especialmente al predecir dada su relevancia en los procesos de toma de decisión (Elith et al. 2002). Muchas investigaciones corresponden a escalas locales, sin embargo, las necesidades actuales requieren responder preguntas a escalas regionales y es por ello que han tomado relevancia los aspectos referentes a la extrapolación (Rastetter et al. 2003), estableciéndose la necesidad de vincular los modelos de escalas locales y globales y la relación espacio-temporal. De esta forma, las relaciones causales pueden ser de dos tipos: i) cuando variables en escalas superiores permiten la explicación de patrones en escalas menores y ii) cuando variables en escalas menores permiten la explicación de un patrón en una escala superior (Campbell 1974). Desde el punto de vista del análisis multiescalar y modelación para establecer alternativas de manejo de recursos naturales, Ewert et al. (2006.) hacen.

(30) Fundamentos conceptuales de monitoreo y su aplicación en biodiversidad Nelly Rodríguez, Dolors Armenteras, Néstor Ricardo Bernal, Alexander Rincón. referencia a la “situación en la cual la información es transferida pasando por varios niveles1 de organización para explicar los cambios de comportamiento en un nivel especifico del sistema. Sin embargo, en manejo de recursos naturales existe un interés en los cambios de comportamiento que ocurren simultáneamente en varios niveles de organización. Los cambios en escala son usualmente continuos, es decir cambios en espacio y tiempo. En contraste, los cambios en nivel son discretos, es decir de comunidad a ecosistema. Sin embargo, subir de escala a una nueva jerarquía organizacional de un nivel al siguiente usualmente implica que la escala espacial y temporal predominante también cambie”. En la Figura 1.3 se presentan los posibles cambios de escala, considerando el espacio y el tiempo: cuando existe un cambio de escalas, el proceso dominante cambiará (O’Neill y King 1998). El nivel especifico relacionado con cambios en el contenido. de un modelo y su estructura es considerada como una escala funcional, representada en la figura como una línea diagonal punteada. En la ausencia de un entendimiento suficiente de los niveles altos de un sistema, como en el caso del manejo de recursos naturales, los modelos de los niveles más bajos son aplicados repetidamente a través del espacio y el tiempo sin cambiar su escala; a esta aplicación se le denomina proyección (Rastetter et al. 2003 en Ewert et al. 2006). Agregación se refiere más específicamente a la suma, conteo o promedio del fenómeno que se analiza y es comúnmente usada en asociación con la escala espacial y temporal, el término integración está más relacionado con la abstracción y puede estar más asociado con la escala de funcionamiento; ello implica que las relaciones funcionales que determinan el comportamiento de los sistemas en un nivel no son consistentes a lo largo de los niveles de organización.. Figura 1.3. Representación esquemática de escalas y niveles de organización (tomado de Ewert et al. 2006.). 1. Corresponde al nivel de organización en un sistema estruturado jerárquicamente y escala se refiere a las dimensiones físicas (comúnmente espacio y tiempo) de las unidades y fenómeno observado (indicando las dimensiones y unidades de medida que pueden ser asignadas) como la organización biológica (O’Neill y King, 1998 en Ewert et al. (s.f.)).. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE RECURSOS BIOLÓGICOS. ALEXANDER VON HUMBOLDT. 29.