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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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