como herramienta para el estudio, evaluación y manejo ...³n y manejo sustentable de ......

El Modelo de Estados y Transiciones

como Herramienta para el estudio, evaluación y manejo sustentable de

BOSQUES López Dardo R.(1), Rusch Verónica(1), Cavallero

Laura(2), Federico J. Letourneau(1), Carlos Carranza(3), Marcelo Navall(4), Santiago Varela(1)

(1) INTA EEA Bariloche, Argentina (2) Laboratorio de Ecotono-INIBIOMA/CONICET (3) INTA Est.Forestal Villa Dolores (EEA Manfredi) (4) INTA EEA Santiago del Estero

Meta-GRUPO: R. Peinetti (UNLa Pampa); B. Bestelmeyer (USDA-UUEE); G. Siffredi, M. Easdale, V. Cremona (INTA Bariloche)…

¿Con QUÉ nos encontramos? ¿CÓMO evaluamos y clasificamos/caracterizamos?

Gradientes??

Cómo evaluamos la SUSTENTABILIDAD?

INDICADORES de qué?

Manejo Sustentable Ecosistema ¿?

•Preservar su capacidad de responder y adaptarse a disturbios

y/o cambios futuros;

Conservar INTEGRIDAD ECOLÓGICA

•Mantener la generación de bienes y servicios ambientales

Resiliencia (Cap. Recuperación / Auto-organización post-disturbio)

Resistencia (Cap. tolerar factores de disturbios sin producir cambios)

Productividad y servicios ambientales

-FAO y CONVENCIONES INTERNACIONALES-

Manejo de Ecosistemas

Modelo tradicional Clements (1936) Sucesión lineal

VEGETACIÓN Presión de pastoreo Tendencia sucesional

Condición -Condición pobre.

-Sucesión temprana.

-Sobrepastoreo.

-MUY BUENA.

-Climax.

-Sin pastoreo.

CONDICION o SALUD del ECOSISTEMA (muy buena, buena regular, pobre)

X

? VEGETACIÓN Presión de pastoreo Tendencia sucesional

Condición -Condición pobre.

-Sucesión temprana.

-Sobrepastoreo.

-MUY BUENA.

-Climax.

-Sin pastoreo.

Condición BUENA Condición REGULAR Condición POBRE

Sucesión lineal

Condición POBRE

Situación problema

Información Conocida

X

¿Con QUÉ SITUACIONES nos encontramos? ¿QUÉ EVALUAMOS?

Condición MUY BUENA Condición REGULAR

Condición POBRE

Situación problema


X



CONDICIÓN del ECOSISTEMA

Condición POBRE

Situación problema


X


SITIO ECOLOGICO - METs


CONDICIÓN del ECOSISTEMA

- POR QUÉ se DEGRADÓ? - Conocer la DINAMICA

- SE PUEDE RESTAURAR?

- CÓMO AFECTA AL RESTO DEL PAISAJE? +VULNERABLE “EFECTO CONAGIO”

Modelo de Estados y Transiciones (ME&T)

Marco conceptual que permite integrar conocimiento y análisis para el estudio y

manejo de bosques productivos

Westoby M., Walker B. y Noy-Meir I. (1989). Opportunistic management for rangelands not at equilibrium. Journal of Range Management, 42: 266-274.

ME&T

Lenguaje en común:

-concepto, criterios, Metodología indicadores simple

SISTEMATIZAR LA INFORMACIÓN

Mejorar el CONOCIMIENTO sobre el funcionamiento de los ECOSISTEMAS

Trasmitirlo e interactuar con tomadores de decisiones y manejadores de campos

Equilibrio

No-Equilibrio

Resistencia

Umbrales

Resiliencia

Estados

estables

Sucesión

Dinámica

Manejo

Pulsos ambientales

Función

Estructura

Panarchy

Indicadores

CRITERIOS ECOLOGICOS Ejemplos de indicadores

Clima Cantidad, distribución y variabilidad de lluvias y temperatura

Paisaje Ubicación: altura, pendiente, exposición.

Suelo Profundidad, textura, capacidad de retención de agua,

cantidad de materia orgánica

Vegetación

Dinámica espacio-temporal del estado de referencia.

Variables estructurales de la Vegetación (e.g. cobertura y

composición de especies)

Variables funcionales o procesos (e.g. productividad,

reclutamiento de especies claves, dinámica hidrológica)

Respuesta al manejo y

eventos naturales

Respuesta similar frente al manejo o factores de disturbio

naturales (e.g. sequía extrema)

SITIO ECOLOGICO Potencialidad del TIPO DE ECOSITEMA, y de servicios ambientales que provee

ESTADO de REFERENCIA

EJEMPLOS de distintos TIPOS de SITIOS ECOLOGICOS en un PAISAJE de CORDILLERA

ÑIRANTAL (bosque bajo)

BOSQUE MIXTO

BOSQUE DE CIPRES

LENGAL (bosque de altura)

Adaptado de Bestelmeyer et al. (2010)

Fase madura o de envejecimiento (oquedal)

Fase de regeneración

Vía de Decaimiento

(claros)

Vía de re - organización

A) ESCALA de PARCHE (rodal – claro)

B) ESCALA de COMUNIDAD (mosaico de parches)

Un ESTADO de REFERENCIA del ecosistema se asocia con una dinámica espacio-temporal con cambios de la comunidad

vegetal (fases)

ESTADO

CUANTO % CAMBIO de cada tipo de “PARCHE”

TOLERA EL ECOSISTEMA?

ESTADO I

FASES de un mismo ESTADO

Cambios en el % de Parches de la comunidad vegetal Cambios en % de especies dominate o acompañantes Mantiene el LEGADO BIOTICO y FISICO- transiciones reversibles

MANTIENE la RESILIENCIA del ESTADO

F-1: Fase de REFERENCIA

Transiciones Reversibles

F-2 (ciclo de sequí o baja presiona de uso)

F-3: Fase de RIESGO

(presión de uso moderado)

CAMBIOS de ESTADO

ESTADO II

Disparador sobre Fase de Riesgo

CAMBIOS de ESTADO

ESTADO II

Otras FASES del ESTADO II

Otras FASES del ESTADO II

Dispara proceso erosivo

Sequía extrema - < cobertura

Disparador/ Fase de Riesgo

Estado-I de referencia

(con 3 fases: I.1, I.2 y I.3)

Fase de referencia dentro del estado

de referencia

Fase de riesgo dentro del estado

de referencia

Transición negativa irreversible (o difícilmente irreversible)

Transición positiva (restauración)

Umbral

crítico

F-II.1

E-III

E-IV

F-I.1

F-III.1 F-III.2

F-IV.1

F-I.2

F-I.3

E-I

Cambios no lineales

UMBRALES Narrativo de

Estados y Transiciones:

procesos, factores y manejo

E-II

ESQUEMA BASE de MET

Trayectoria de cambios de fase (transiciones reversibles)

Degradación Estructural del Ecosistema (vegetación y suelo)

Fun

cio

nes

y p

roce

sos

del

Eco

sist

ema

Ejes para definir los

Estados y Transiciones

A evaluar e investigar

Modelo Estructural-Funcional de Estados y Transiciones

Resiliencia: transiciones reversibles y umbrales Resistencia: degradación en transiciones reversibles y negativas

NUESTRA PROPUESTA- avances hacia modelos más cuantitativos

UMBRAL CRÍTICO

Transición Negativa Irreversible:

Baja probabilidad de que el ecosistema vuelva a su estado anterior

(transición positiva improbable).

Umbrales

- límite entre estados, donde uno o más procesos ecológicos primarios

han cambiado irreversiblemente y depende de factores externos para

que el retorno al estado previo sea posible (Laycock 1991, Stringham et al.

2003 y Groffman et al. 2006) .

RESILIENCIA= auto-organización

pérdida

Retro

alime

ntació

n p

ositiva R

etro

alim

en

taci

ón

ne

gati

va

RN = RP

RN > RP Estado pre-umbral

RN > RP Estado post-umbral

Intensidad, frecuencia y/o duración del Factor de Disturbio

Degradación Estructural del Ecosistema

RN: mecanismos de retroalimentación negativas RP: mecanismos de retroalimentación negativas

Ver Briske et al. (2006)

Índice de Degradación Estructural

Umbral Crítico

Amplitud del ecosistema

Fu

ncio

nes y

Pro

ceso

s

I-E

I-F

RESILIENCIA (original)

Estado-I

I-E: Indicadores Estructural del Umbral Crítico; I-F: Indicadores Funcional del Umbral Crítico

Uso Antrópico

Umbral Crítico

Índice de Degradación Estructural

Umbral Crítico

Amplitud del ecosistema

Fu

ncio

nes y

Pro

ceso

s

I-E

I-F

RESILIENCIA (original)

Estado-I

E-III E-IV

I-E: Indicadores Estructural del Umbral Crítico; I-F: Indicadores Funcional del Umbral Crítico

Estado-II

Uso Antrópico

Umbral Crítico

Otros UMBRALES y vías de degradación

Fun

cio

ne

s y

pro

ceso

s d

el

Eco

sist

em

a

COMPONENTE de BIENES & SERVICIOS AMBIENTALES a EVAULAR en los EJES Estruturales-Funcionales.

Degradación Estructural del Ecosistema

Componentes Productivo Biodiversidad Agua Suelo

Atributos

Estructurales

(stock)

Cobertura y

abundancia de

especies de interés

forrajera y madereras

Riqueza y

diversidad de

especies. Estructura espacial

de la vegetación.

Abundancia de

especies claves.

Capacidad de retención de agua (m3 de agua.ha-1). Calidad del agua.

Stock de

nutrientes y

carbono en

suelo.

Profundidad

de suelo.

Atributos

Funcionales o

de procesos

Productividad anual

de forraje y/o madera

(Kg/año/ha)

Eficiencia de uso de

lluvia

(Kg/ha/año/mm)

Tasa anual de

reclutamiento

(natalidad) de

especies claves

(n°/ha/año).

Tasa de

infiltración y

tasa de

escurrimiento

(mm/ha/tiempo)

Tasa anual de

fijación de

carbono

(gr/m2/año).

Tasa de

erosión de

suelo

(kg/ha/año).

Evaluar por lo menos 2 COMPONENTES

Índice de Degradación Estructural del Ecosistema

(vegetación y suelo)

Fun

cio

nes

y p

roce

sos

del

Ec

osi

stem

a

Distancia de Mahalanobis: Estructura espacial, tamaño

de parches y claros, cobertura vegetal total, Diversidad/Riqueza, profundidad de suelo, stock carbono...

E_I-1: 1,00E_I-1: 2,00E_I-1: 3,00E_I-1: 4,00E_I-2: 1,00E_I-2: 2,00E_I-2: 3,00E_I-2: 4,00E_I-3: 1,00E_I-3: 2,00E_I-3: 3,00E_I-3: 4,00E_II: 1,00E_II: 2,00E_II: 3,00E_II: 4,00E_III: 1,00E_III: 2,00E_III: 3,00E_III: 4,00E_IV: 1,00E_IV: 2,00E_IV: 3,00E_IV: 4,00E_I-1: 1,000 E_I-1: 2,007,34 0 E_I-1: 3,008,25 12,93 0 E_I-1: 4,004,58 6,39 7,06 0 E_I-2: 1,004,76 8,73 6,85 5,57 0 E_I-2: 2,006,13 8,38 9,34 7,58 4,96 0 E_I-2: 3,006,61 10,85 9,06 7,59 5,07 7,36 0 E_I-2: 4,005,88 9,93 7,87 6,44 1,94 5,03 4,35 0 E_I-3: 1,007,24 9,97 9,51 7,25 4,93 6,74 7,57 5,77 0 E_I-3: 2,007,89 7,36 10,66 6,9 7,04 6,38 9,76 8,04 5,66 0 E_I-3: 3,008,13 12,07 11,05 9,25 10,24 9,07 9,04 10,52 7,64 9,34 0 E_I-3: 4,005,49 8,6 8,16 5,09 5,76 5,47 7,24 6,89 4,37 5,56 6,04 0 E_II: 1,00 11,79 16,24 11,58 11,37 10,91 10,03 10,21 10,61 8,96 10,97 7,45 8,94 0 E_II: 2,00 10,32 15,47 14,16 13,34 10,88 9,46 10,51 10,91 10,09 11,67 7,82 10,23 6,04 0 E_II: 3,00 10,13 13,32 14,1 12,07 10,98 10,05 9,3 11,49 10,88 13,42 7,36 9,75 6,85 5,84 0 E_II: 4,00 9,23 13,9 13,69 12,53 10,09 8,49 9,9 10,28 9,1 10,8 6,99 9,26 4,47 3,69 4,99 0 E_III: 1,0017,35 21,33 20,16 18,14 16,48 16,48 13,99 15,96 16,11 18,62 14,03 15,86 11,65 10,22 11,07 10,69 0 E_III: 2,0020,59 24,64 22,23 20,32 18,98 19,87 16,35 18,28 19,49 22 17,16 18,99 13,79 13,41 14,37 14,39 5,24 0 E_III: 3,0019,46 23,51 21,42 19,19 17,84 19,34 15,22 17,15 18,36 21,27 16,13 17,86 13,13 13,63 13,39 13,64 5,74 4,11 0 E_III: 4,0020,76 24,81 20,43 20,49 19,29 20,04 16,52 18,45 19,66 22,17 17,33 19,16 13,01 13,03 13,99 14,51 5,18 3,4 5,5 0 E_IV: 1,00 28,61 32,58 31,62 30,05 28,38 27,18 25,64 27,87 24,93 27,58 22,78 26,59 20,77 19,94 20,71 20,61 14,26 15,96 18,23 16,25 0 E_IV: 2,00 26,1 29,65 29,41 27,44 26,27 26,44 24,61 26,57 22,32 24,65 22,07 23,18 21,32 19,86 21,5 20,82 15,96 14,94 17,59 15,45 9,5 0 E_IV: 3,00 28,99 32,97 32,01 30,44 28,77 27,86 26,03 28,26 25,31 27,97 23,81 26,17 22,43 21,61 22,16 22,27 15,06 15,09 15,78 15,38 8,24 7,42 0 E_IV: 4,00 31,84 35,82 28,96 31,65 30,96 30,48 28 30,12 28,16 30,82 26,76 28,69 22,76 24,55 24,93 25,22 17,6 14,89 17,59 13,74 10,51 7,65 8,33 0

Modelo Estructural-Funcional de Estados y Transiciones (MEFET) (López et al. 2011, 2013)

El Índice de Degradación del Ecosistema- se relativiza para que varíe de 0 a 100%

EJEMPLO

SE= Bosque Mixto de coihue-ciprés (Nothofagus dombeyi - Austrocedrus chilensis)

Información disponible: Componente de BIODIVERSIDAD

Estudios sobre: Componente de AGUA*

Información parcial: Componente PRODUCTIVA y SUELO

Índice Degradación Estructural del Ecosistema

Func

ione

s de

l Eco

sist

ema

Transiciones negativas

Transiciones positivas

Trans. positivas improbables

Estado de Bosque Alto

Estados de Matorral o

Bosques Bajos

Estado de Arbustal

Estados de Pastizal y/o Estepa

TIPOS de ESTADOS del ECOSISTEMA - Bosques mixtos del noroeste de Patagonia

UMBRALES CRÍTICOS

Disminución o Pérdida de

RESILIENCIA

Componente: biótica y/o abiótica

Capacidad de MANTENER INTEGRIDAD FUNCIONAL y

generación de BIENES y SERVICIOS


Func

ione

s de

l Eco

sist

ema

F-I.1 F-I.2

F-I.3


Transiciones reversibles


T1

T2

T3 T4

Estados y Fases - Bosques mixtos del noroeste de Patagonia

E-I: Bosque denso de coihue- ciprés (estrato arbóreo >75%, estrato arbustivo >60%) • 44213 plántulas leñosas/ha (75>% arbóreas) • productividad de madera y leña: 6-8 m3/ha año

E-II: Bosque ralo de coihue con ciprés (estrato arbóreo 30-60%) • T1: extracción selectiva de ciprés o pastoreo muy leve • T2: Altamente probable con supresión del uso

E-III: Bosque ralo de coihue-ciprés con sotobosque muy abierto y con una muy baja densidad de renovales • T3: extracción selectiva de coihue o pastoreo muy leve • T4: Altamente probable con supresión del uso


Func

ione

s de

l Eco

sist

ema

E-I.4

T5

T5’

T6’

T6

Estados de la vegetación - Bosques mixtos del noroeste de Patagonia

E-IV: Matorral alto (bosque bajo) dominado por especies rebrotantes de gran porte; con semilleros cercanos de A. chilensis y N. dombeyi

T5: altas cargas ganaderas y aprovechamiento maderero T6: Probable, siempre que existan semilleros y se supriman los factores de disturbio

F-I.1 F-I.2

F-I.3

T1

T2

T3 T4




ESTADO-I

IF


Func

ione

s de

l Eco

sist

ema

Estado-II

IE

Umbral Crítico 1°

T7 T8


E-I: Matorral alto (>4m) sin semilleros cerca T7: altas cargas ganaderas y aprovechamiento maderero más intenso y/o incendios T8: Poco probable, depende de restauración activa (resiembra – reimplante), supresión del pastoreo y del uso forestal

Competente biótica:

semilleros

E-I.4

T5

T5’

T6’

T6

F-I.1 F-I.2

F-I.3

T1

T2

T3 T4




Umbral Crítico

ESTADO-I

IF


Func

ione

del

Eco

sist

ema

F-3.2

Umbral Crítico 1°

F-3.1

IE

T9

T10

T11

T12


E-VI: Matorral bajo (< 4m) - estrato arbustivo

53.62%; producción de leña 1-2m3/ha/año; forraje 1000

kg/ha.año (no produce madera).

Densidad plántulas spp leñosas /ha: 5900

T9: altas cargas ganaderas y aprovechamiento maderero más intenso y/o incendios- Erosión y compactación suelo T10: muy poco probable- re-vegetación con nodrizas

Componente biótica y abiótica (semilleros, erosión)




Umbral Crítico

ESTADO-II

T7 T8

E-I.4

T5

T5’

T6’

T6

F-I.1 F-I.2

F-I.3

T1

T2

T3 T4

ESTADO-I

ESTADO-III E-VII: Matorral cerrado de radal y ñire


Func

ione

del

Eco

sist

ema

E-IV


Transiciones positivas


UC 2°

T13

T14


Umbral Crítico

E-VIII: Arbustal- dominado por especies leñosas rebrotantes de bajo porte, espinosas o con defensas químicas y poco palatables. T13: pastoreo-fuego-sobreextracción. T14: casi improbable, tiempos muy largos de restauración activa, costosa

Extinción local de especies,

erosión severa (cárcavas)

Umbral Crítico

F-3.2 F-3.1

T9

T10

T11

T12

ESTADO-II

T7 T8

E-I.4

T5

T5’

T6’

T6

F-I.1 F-I.2

F-I.3

T1

T2

T3 T4

ESTADO-I

ESTADO-III

T14


Func

ione

del

Eco

sist

ema

E-V

T15 T16

UC 3°


Umbral Crítico

E-IX: Patizales y Estepa arbustivo-graminosa Domina estrato herbáceo (cob suelo <70%) T15: pastoreo-fuego-sobreextracción. T16: improbable, tiempos muy largos y restauración activa muy costosa




E-IV

T12

T13

T14 F-3.2 F-3.1

T9

T10

T11

T12

ESTADO-II

T7 T8

E-I.4

T5

T5’

T6’

T6

F-I.1 F-I.2

F-I.3

T1

T2

T3 T4

ESTADO-I

ESTADO-III

T14

Bienes y Servicios que brinda cada ESTADO – Toma de decisiones en GESTION

Sistematizar ordenadamente los cambios estructurales y funcionales entre un estado y otro

Determinar y Cuantificar Umbrales Críticos

• Estados Pre-Umbral: prácticas de manejo sustentable que mantienen la integridad funcional del ecosistema (resiliencia)

• Implementar prácticas de manejo que “refuerzan la resiliencia” de un ecosistema

• Cuáles son los estados que se podrían recuperar

• Cuáles estados son más susceptibles a degradarse

Integrar indicadores estructurales con niveles funcionales – EVALUACION a CAMPO

Identificar Estados

Mantienen el estado en equilibrio Degradan (transición negativa) Recuperan/Restauran (transición positiva)

Asociarlo a MANEJOS

• Costo y/o tiempo necesario para restaurar estados Post-Umbral Crítico

Facilita comprensión de procesos, interacciones y dinámica del BOSQUE bajo USO

Sistematización SE y desarrollo METs

Muestreo “integrado” de vegetación y suelos

Talleres y entrevistas Reconstrucción histórico

Experimentos de manejo

GIS

Monitoreo

Adaptado de Brandon et al. (2009, 2010)

Adaptado de Brandon et al. (2009, 2010), Brandon (2013)-Taller MET

Pasos a seguir- SE y MET:

6) Red ARMET (base de datos nacional)

2) Identificación de SE y desarrollo de METs

3) Mapeo de estados

5) Testeo del MET de predicciones propuestas

0

5

10

15

20

25

30

35

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Year

Mea

n m

esqu

ite

cano

py c

over

(%)

4) Planes de manejo

1) Talleres +revisión bibliográfica y toma de

datos nuevos

Base para el manejo

adaptativo

Adaptado de Brandon et al. (2009, 2010), Brandon (2013)-Taller MET

QUÉ VEMOS AHORA??? QUÉ PROPONEMOS?

QUÉ VEMOS AHORA??? QUÉ PROPONEMOS?

-Identificar los diferentes SITIOS ECOLOGICOS -Evaluar los diferentes ESTADOS para cada SE (…) -Propuesta de MANEJO de Estados&Transiciones

Sitios Ecológicos y Desarrollo de METs

Estado

II

T1

T2 T4

T3 Estado

III

Estado

V

T8 T7

Estado

I

Estado

IVT6

T5

T10 T9

Estado

VIEstado

VII

T11 T 12

Estado

II

T1

T2 T4

T3 Estado

III

Estado

V

T8 T7

Estado

I

Estado

IVT6

T5

T10 T9

Estado

VIEstado

VII

T11 T 12

Revisión bibliográfica, Talleres e Hipótesis

MET básico MEFET: ejesE&F

Modelos DINÁMICOS

MEFET: ejesE&F

Modelos DINÁMICOS del Sub-Sistema Natural

(Ecosistema)

Otros Sub-Sistemas Socio-Productivos

Red Argentina de Resiliencia &

Manejo de Estados y Transiciones

Sitios Ecológicos (tipo de ecosistema):

Modelo de Estados y Transiciones: • Indicadores • Prácticas de Manejo Sustentable • Prácticas de Restauración • Prácticas que degradan

www.redarmet.com.ar

Contactos: R. Peinetti ([email protected]); D.R. López ([email protected]); V. Rusch ([email protected]); B. Bestelmeyer ([email protected] )

Información complementaria de cada Estado del Ecosistema: • Producción de bienes • Generación de Servicios Ambientales

MUCHAS GRACIAS Simposio y Taller sobre METs

http://www.redarmet.com.ar/

mailto:[email protected]




como herramienta para el estudio, evaluación y manejo ...³n y manejo sustentable de ......

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