Comprensión de la intervención de los ecosistemas como estrategia para iniciar planes de restauración o recuperación

de bosques tropicales

Juan Fernando Ramirez Quirama, M Sc, Ingeniero Forestal

Semillero BOES Bosques tropicales y especies promisorias, tecnológico de Antioquia.

Resumen

Los bosques tropicales son una fuente de recursos para los habitantes rurales en todo

el mundo, por esta razón se han visto fuertemente afectados. En la actualidad tan sólo

se conserva el 25% de su cobertura original. Estas afectaciones pueden ser

temporales, llamadas los disturbios del bosque; generan cambios en las

características biofísicas de las zonas (Valle et al 2001). Por esta razón se hace

importante el estudio y comprensión a nivel teórico por medio de rastreos

documentales de las dinámicas ecológicas en la flora, después de un disturbio. De

esta manera se dan inicios a procesos de investigacion mediante la estructuración de

líneas de estudio y de investigacion relacionados con la restauración ecológica y la

comprensión de las dinámicas de un disturbio.

Introducción

Los bosques tropicales son una fuente importante de recursos naturales para los

habitantes rurales en todo el mundo (Hernández et al., 2006). Estos ecosistemas se han

visto fuertemente afectados por las diversas actividades humanas en el pasado histórico

(García 2002). En Colombia, constituyen uno de los ecosistemas más amenazados, ya

que en la actualidad tan sólo se conserva el 25% de su cobertura original (IAVH, Instituto

Alexander von Humboldt, 1998). Estos cambios en el uso del suelo se ha dado por el

aumento de la frontera agrícola, los cultivos ilícitos y la extracción sin control de maderas

de los bosques. La transformación de estos ecosistemas, inicio antes de la colonia,

debido al desarrollo de ciudades y centros de concentración humana (Cavelier et al.,

1996). Sin embargo, estos sistemas naturales, poseen una capacidad extraordinaria para

recuperar su funcionalidad y biodiversidad vegetal, aun cuando un sitio haya sido

completamente deforestado, este proceso es conocido como resiliencia ecosistemica. Los

procesos de recuperación y/o restauración natural son lentos dependiendo del tipo de

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disturbio y del ecosistema, pueden incluso demorar siglos (Boucher et al 1994).

Hay que considerar que los bosques son recursos no renovables, por lo tanto ellos no se

regeneran en sus funcionalidades, solo se regeneran en biomasa, es decir, no alcanzan

las condiciones de antes del disturbio. El proceso de recuperación y/o recolonización de

áreas perturbadas por especies arbóreas es gradual en el tiempo y en general depende

de las actividad que se realizaron en el sitio previo a su abandono, a la intensidad con la

que se llevó a cabo, la presencia, o no, de vegetación remanente y, las características

físicas del suelo (Kattan y Ostertag, 2002). La problemática aumenta por las condiciones

de las poblaciones humanas que los habitan tales como: el poco conocimiento de las

dinámicas de los bosques, el abandono estatal, el aumento problemas de salud por la

dieta deficiente y la falta de servicios públicos y saneamiento básico, los altos niveles de

analfabetismo y condiciones de extrema pobreza. Lo anterior y el nivel social lleva a las

poblaciones a un modelo extractivista para obtención del sustento y la generación de

empleos e ingresos (Pelissou, 1998). Estas actividades realizadas sin control técnico que

han generado una sobreexplotación de los recursos bióticos, alta fragmentación, alta

generación de claros, perdida local de especies, cambios a nivel estructural y de

diversidad, perdida de banco de plántulas y de semillas y grandes disturbios antrópicos

(Alvarez y Martinez 1990).

En conclusión los bosques están amenazados por factores como: i) aprovechamiento

insostenible de recursos en ecosistemas diversos y frágiles, ii) el poco conocimiento de

las dinámicas, iii) la ampliación de la frontera agrícola, ganadera y de implementación y

rotación de los cultivos ilícitos iv) la falta de control y planificación sobre la extracción

maderera (mediante tala rasa o entresaca selectiva), y la v) fragmentación de los

territorios ancestrales. Debido a las anteriores practicas, históricamente los pequeños

productores han establecido los cultivos, cerca del bosque, sin ningún tratamiento

especial, donde socolán, tumban y queman, acabando con el sotobosque y la

regeneración (Pérez y Pérez 2002; Medina et al. 2006). Esto ha generado problemas de

fragmentación y cambios en la estructura, que trasforman los bosques de cohortes

disetáneas a cohortes coetáneas, que no aseguran la recuperación y regeneración de los

mismos.

Por esto, el conocimiento de la ecología de las especies, el manejo en sistemas mixtos y

el tratamiento de manera sustentable aparecen como alternativas para no destruir el

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bosque. Algunas preguntas que quedan para dar inicio a la solución de estos problemas

son: ¿Cómo aumentar la probabilidad de éxisto de los procesos de recuperación y

restauración que se realizan en los bosques después de un disturbio antrópico? ¿Cómo

llevar a cabo sistemas de restauración de ecosistemas de bosque naturales, cuando ha

existido cambios radicales de uso del suelo, como potreros, cultivos agrícolas, minería

entre otros? (figura 1) otros temas de interés debido a los disturbios son: los cambios en

las condiciones micro-ambientales; la productividad biológica; el nicho, los gradientes

ambientales y los cambios fenotípicos a partir de los disturbios (Yu et al., 2008, Dupey y

Chazdon, 2008).

Figura 1: Temas de interés y actuales de investigacion que sirven para la compresión de dinámicas del disturbio.

Para que estudiar los cambios en las dinámicas de las afectaciones debido a los cambios de ecosistemas de bosque.

El comprender las dinámicas naturales de los disturbios permitirá tener elementos para

reconvertir las tierras afectadas por la agricultura, la minería, los pastos, los sistemas de

tala rasa etc. (que se ha encontrado) a sistemas boscosos. Además permitirá disminuir el

impacto ocasionado por pequeños sistemas extractivos, tala selectiva, entre otros;

procesos como estos llevará a la reincorporación en algunos bosques de especies

valiosas que han sido sobre explotadas y extinguido localmente (Callicott y Mumford et al

1997). Estos procesos deben de estar encaminados al desarrollo de estrategias

racionales (desde el punto de vista ecológico) en restauración, enriquecimiento,

protección y conservación de los bosques, para esto se requiere estudiar y comprender

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procesos dinámicos de sucesión, mortalidad, crecimiento y regeneración (Dupey y

Chazdon, 2008); y las relaciones de los bancos de plántulas, de semillas (Denslow y

Guzmán, 2000; Guariguata, 2000).

También se debe considerar que en los bosques tropicales, existen un número importante

de especies vegetales con alto potencial de aprovechamiento agroindustrial, que no

tienen un desarrollo comercial a gran escala. Esto agrupa a especies nativas que pueden

tener una amplia diversidad de usos industriales  como sustitutos de materias primas o de

productos terminados, de las que no existe un amplio desarrollo en domesticación de

cultivos, formas de procesamiento industriales y mercados de comercialización (especies

promisorias). Algunas de estas especies se han extinto localmente debido a la alta

afectación de los bosques, por lo anterior se debe pensar en técnicas que lleven al uso

del recurso bajo la óptica de conservación y sustentabilidad a largo plazo, para esto es

necesario conocer y comprender las dinámicas de conservación y recuperación

(Schwartzman y Zimmerman 2005), y de esta manera prevenir la sobre-cosecha que

ocasiona destrucción de recursos potencialmente significativos (Vásquez y Gentry 1989).

También se debe considerar que estas especies son altamente rentables, por tal motivo

un cambio del uso de la tierra de bosques a potreros y/o a cultivos puede generar

pérdidas de especies potencialmente promisorias. En la presente vigilancia se pretende

determinar y comprender a nivel teórico y experimental las dinámicas ecológicas en la

flora a nivel de un disturbio, así como los cambios ambientales, de estructura, de

diversidad tanto nivel de población como de comunidad. Esto se fundamenta debido a la

necesidad de entender cómo las comunidades forestales pueden colonizar áreas

perturbadas y cómo se comportan las especies a lo largo de los procesos de sucesión

(Ribeiro et al., 2004).

El trabajar, en temas referentes a las dinámicas del disturbio aportaría elementos para la

implementación de sistemas de recuperación, enriquecimiento, restauración de los

sistemas vegetales afectados por actividades antrópicas como, la producción en unidades

productivas campesinas, y para el manejo y aprovechamiento sostenible de recursos

naturales por medio de la disminución de la presión sobre los bosques y los suelos, de

esta manera tener elementos para el aprovechamiento y recuperación de estos sistemas.

El impacto se daría en tres direcciones, la primera es identificar técnicas para la

recuperación de los impactos de los bosques y establecer procesos de restauración y

enriquecimiento. La segunda es la disminución del impacto generado por la extracción y

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uso del bosque por las familias campesinas, que se caracterizan por las bajas tasas de

ingreso per cápita, los altos niveles de pobreza y una carencia alta de servicios técnicos y

asistencia estatal. La tercera: es encontrar técnicas que permitan restaurar ecosistemas.

En esta medida, aportar a la comprensión de los disturbios en el bosque, nos permite

sugerir la posibilidad de generar alternativas económicas y alimentarias a los pequeños

productores agrícolas, sin afectar y destruir estos ecosistemas (Franco et al. 2002). Las

posibles conclusiones generadas a partir de trabajos en estas líneas tienen aplicación

directa para productividad de unidades familiares, el ciclaje de nutrientes, el microclima, la

restauración, el enriquecimiento, la colonización, los sistemas mixtos y la implementación

de especies nativas (Van Valen 1975). De esta manera a futuro, estructurar líneas de

investigacion, programas y proyectos de formación relacionados con la restauración

ecológica, publicación de artículos, socialización de los resultados de investigacion en

eventos académicos.

Y ahora que son los disturbios…

El disturbio se define como la afectación ecológica temporal de las condiciones

ambientales que cambian un ecosistema, pueden ser de carácter antrópico por cambios

de usos del suelo, extracción de elementos del bosque, la caída de un árbol, la minería

etc. (Valle et al 2001), o por causas naturales como: fuegos, inundaciones, vientos,

movimientos en masa, ataques de plagas etc. Las modificaciones de las dinámicas de los

bosques y las condiciones del micro-sitio son dadas por la conformación de claros y

fragmentos. A nivel de poblaciones y comunidades en especies vegetales, los cambios se

presentan en los procesos fenológicos, los niveles dispersión de semilla, el banco de

semillas (Yu et al., 2008), la germinación (banco de plántulas), el reclutamiento, el

crecimiento, la mortalidad, la especiación (dispersión de semillas) y las probabilidades de

transición de las especies (Dupey y Chazdon, 2008); los disturbios generan también

cambios a nivel físico como la alteración en el flujo de nutrientes, régimen hídrico y las

condiciones climáticas (Wyant et al. 1995). Los bosques tiene capacidad para auto

recuperarse de estos impactos, proceso conocido como resiliencia; el periodo y grado de

recuperación se modifica a su vez por la magnitud y temporalidad del disturbio, el tamaño

del bosque, los fragmentos circundantes, la historia del bosque, la diversidad genética y

de especies, la presencia ausencia de algunos animales entre otros (Coomes y Allen

2007).

Los efectos de los disturbios en el bosque pueden ser positivos, especialmente cuando

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son locales y a pequeña escala o negativos a escalas mayores cuando generan cambio

de los usos del suelo. Los efectos negativos van desde la perdida de diversidad, perdida

de nutrientes, perdida de propiedades físicas y químicas del sistema, cambio en la

estructura vegetal y de los suelos y pérdida de biomasa (Barreto et al 2010). Dentro de los

positivos se puede considerar la entrada de nuevas especies e individuos al sistema, la

renovación de las especies ya existentes, el crecimiento de especies tolerantes y de

sotobosque, la incorporación de algunos elementos al ciclo de nutrientes y la generación,

renovación y crecimiento del banco de plántulas (figura 2). Para remediar los efectos

negativos de los disturbios existen distintas estrategias, como la recolonización de

bosques en sitios degradados, donde se busca la optimización de los procesos

demográficos; flujos entre natalidad (alta), especiación (alta), crecimiento (alto) y

mortalidad (baja, Denslow et al 2000). Por lo anterior temas de debate actual en la

comunidad académica que estudia las dinámicas de los bosques esta encaminados a la

comprensión de las dinámicas de la diversidad y la colonización de las especies, la

relación de estos con los gradientes ambientales como microclima, presencia de

nutrientes en el suelo, radiación solar, tiempo, composición de especies entre otros.

(Chesson 2000; Barreto et al 2010)

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Figura 2: Elementos que modifican y alteran los procesos de restauración ecológica después de un disturbio (modificada de Meli, 2003). Hay que considerar que los bosques son un conjunto de parches en diferentes estados de sucesión, por lo que estos procesos se dan en todos momentos de las dinámicas ecológicas del bosque.

¿Por qué “La coexistencia de especies” en los disturbio?

Para comprender las interrelaciones de las especies “coexistencias”, por ende las

dinámicas de los disturbios, la ecología ha desarrollado tres modelos teóricos: la teoría

neutral de la diversidad, la teoría de nichos y el caos. La primera, la teoría neutral, que

expone la coexistencia de especies por la interrelación entre procesos evolutivos y

ecológicos, sugiere que las especies tienen la misma equivalencia ecológica, de esta

manera explica la alta diversidad de muchos sistemas naturales (Bell 2001, 2005; Hubbell

2001). Esta teoría fundamenta que los individuos de un determinado nivel trófico o de

nivel ecológico, tienen idénticas probabilidades en los flujos demográficos de especiación,

mortalidad y migración (entrada y salida del sistema); además que las poblaciones se

equilibran en los procesos de extinción local (o selección de especies) y la llegada de

nuevas especies por procesos estocásticos (Volkov et al. 2003; He 2005). La segunda es

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la teoría de nicho, es antagonista a la teoría neutral, que sugiere que las especies por la

selección natural, se adaptan de manera tal para ocupar una posición particular y una

distribución en la utilización de los recursos (cumplen una función dentro del sistema en

un gradiente ambiental) llevando a una selección o extinción local de especies por

competencia (Chave et al. 2002; Condit et al. 2002; Clark y McLachlan 2003, Enquist et al.

2002; Chave 2004). Estas dos teorías se pueden complementar para dar explicaciones

más sólidas a la coexistencia de especies, esta nueva tendencia es conocida como “el

modelo de la hipótesis continua” (Stanley y Tilman, 2006, Gravel et al. 2006). La tercera

teoría es la del caos, que sugiere que poco comprendemos los ecosistemas, por lo tanto

cualquier cosa puede pasar, no existe una tendencia clara, no hay modelos de dinámicas

ecosistemicas. Comprender estas teorías da bases para iniciar proceso de restauración,

especiación, enriquecimiento, etc, y por ende procesos de recuperación del bosque

después de un disturbio o un cambio de uso del suelo.

Cambio en las dinámicas vegetales por efectos de disturbio…

Los disturbios son afectaciones temporales que cambian las dinámicas del bosque,

generan claros del bosque, aumentan los espacios, disminuye la competencia asimétrica

por recursos (Pacala y Tilman 1993), ingresa más cantidad de radiación solar en el

bosque, por lo tanto aumenta la productividad (Denslow et al 1998, Silva et al 1999).

Estas condiciones cambian la composición y llegada de especies; el proceso de

colonización de los claros es denominado sucesión primaria, inicio de la recuperación del

bosque (Sarukhan et al 1978). Se inicia por medio de la colonización por especies

pioneras (crecimiento a plena exposición solar por ende rápido crecimiento y baja

longevidad), que aprovechan los sitios recientemente disturbados, formando rodales

cohetéanos, inicialmente con bajos niveles de competición (Coomes y Allen 2007), en

esta fase las plantas aprovechan el espacio y hacen un mejor uso del suelo (Tobón 1997).

Este proceso de colonización depende de la magnitud del disturbio, de la cercanía de los

parches y de la diversidad del sistema. El proceso inicial genera cambios en el ciclo de

nutrientes, la ocupación y las condiciones climáticas; estas condiciones facilitan la llegada

de otras especies (sucesión secundaria), especies tolerantes (lento crecimiento y ciclos

de vida largos), que desplaza a las especies pioneras por competencia asimétrica (Zhang

y Lin. 1997), llevando a un estado más complejo el bosque, cambiando de poblaciones y/o

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comunidades cohetaneas a poblaciones y/o comunidades disetaneas, es decir

poblaciones con individuos de varias edades y por lo tanto sistemas de regeneración

natural, más complejos (Mizrahi et al 1997) y algunas de las especies son raras dentro del

sistema (Magurran y Henderson 2003). Es este estadio sucesional, la ventaja de las

especies es que tienen un hábito de crecimiento tolerante a la sombra y alta adaptabilidad

potencial a diferentes condiciones micro-ambientales (Aguirre y Jaramillo 2006). Estos

procesos se posibilitan por que las plantas desarrollan adaptaciones a variaciones

ambientales (el agua, la luz y los nutrientes) que pueden modificar el fenotipo y/o llevar

procesos denso-dependientes como la competencia (Smith y Smith 2007), dado que en

este nivel la radiación fotosintética activa, RAF, en el sotobosque se convierte en un

recurso limitante que disminuye desde el dosel hasta el sotobosque (Hogan y Machado

2002; Taiz y Zieiger 2002), Las respuestas a estos cambios son complejas, debido a que

las características ambientales constituyen una red interdependiente que desencadena

respuestas en el crecimiento y desarrollo de las plantas (Lüttge 2004;), por estas

competencias y las relaciones desodependientes las comunidades empiezan procesos

selectivos que traen como consecuencia la muerte de algunos individuos, principalmente

los que viven en el sotobosque. Posteriormente, este proceso genera bosques maduros

y/o la generación de otro disturbio. Estos ciclos de disturbio y recuperación pueden tener

efectos benéficos sobre las plantas y animales, por medio del aumento de la diversidad

biológica (figura 3, Coomes y Allen 2007), esta hipótesis se conoce como el disturbio

intermedio. La hipótesis propone que la diversidad es más alta cuando existen estados

intermedios de disturbio, es decir disturbios ni muy raros ni demasiado frecuentes

(Ricklefs 1987, ); cuando en los bosques hay bajos niveles de disturbio, existe alta

exclusión competitiva por la especie dominante. Cuando hay gran cantidad de disturbios

se genera un renuevo de las especies e individuos presentes con altas afectaciones en

los ecosistemas (Philip 1973, José Connell 1978).

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Figura 3: Dinámicas de los disturbios (Coomes y Allen 2007). Después de un disturbio disminuyen los niveles de competencia facilitando la llegada de nuevos individuos (especies pioneras), en esta fase, existe una alta germinación, reclutamiento, posiblemente por la disminución en los procesos competitivos (fase conocida como seedling recruitment). Este proceso es seguido por la fase de auto aclareo por competencia (competitive thinning), proceso densodependiente que se origina por que el sistema llega a la capacidad de carga por la limitación de recursos (Volkov et al 2005), durante esta fase hay una disminución de la densidad de tallos aumentado la mortalidad de los individuos menores. Este proceso continua hasta que el sistema se estabiliza (mature thinning), es decir el bosque llega a su madures, donde las tasas de mortalidad se equilibran. Este proceso se puede ver alterado por un disturbio iniciando inicia nuevamente el ciclo. Se debe considerar que los bosques son un mosaico de parches en diferentes estados succiónales (shifting mosaic of populations)

La resiliencia ecológica…

La regeneración del bosque depende de la “resilencia ecológica” y esta se define como la

capacidad de los ecosistemas de absorber perturbaciones, sin alterar significativamente

sus características de estructura y funcionalidad, es decir, pudiendo regresar a su estado

original una vez que la perturbación ha terminado (Boucher et al 1994). La resiliencia está

relacionada de manera directa con la diversidad, ya que a más diversidad habrá una

mayor cantidad de mecanismos autoreguladores, también se relaciona con las funciones

ecológicas, nichos dentro del sistema (Adler et al 2007). Un sistema más diverso y más

complejo en sus funciones ecológicas será capaz de soportar de mejor manera una

perturbación específica, por su mayor poder resiliar (Garcia et al 2005). Los procesos

succiónales y la resiliencia del bosque y/o el cambio ecológico está influenciado por

interacciones biofísicas como: planta-planta, plata-animal y estos con gradientes

ambientales, que a su vez se ven modificados por eventos estocásticos, este juego de

interacciones dominan la dispersión, la germinación y por ende el banco de plántulas. Las

tasas de recuperación del disturbio se mide por cambios en la estructura y la composición

florística, estas tasas a su vez dependen de las especies, si la zona disturbada es

colonizada por especies de rápido crecimiento, especies pioneras, habrá una rápida

recuperación en biomasa, debido a que estas especie tienen un mayor poder de

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competencia en este nivel de sucesión. La sucesión primaria facilita la llegada de otras

especies, sucesión segundaria, que se caracterizan en su mayoría por tener menores

tasas de crecimiento, más longevidad y en esta fase mayor poder de competencia (Ríos

et al. 2002), de esta manera desplazan a las especies pioneras. Estas dinámicas llevan a

un aumento progresivo en los niveles de diversidad por la llegada de nuevas especies,

esta diversidad empieza a declinar conforme avanza la recuperación del sistema (figura

4). Por lo anterior toma importancia comprender los procesos de productividad primaria

neta, la ganancia en biomasa y las redes tróficas, dado que estos procesos son lentos,

pueden incluso demorar siglos. Al entender estos procesos se generaran técnicas que

permitirán minimizar los efectos y tiempos en recuperación de los disturbios y recuperar

zonas degradas.

Figura 4: Recuperación de la diversidad y la riqueza en un disturbio

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