Variable Correlations

Los fenómenos extremos del clima y su variabilidad pueden ser influenciados por presiones de origen antropogénico, como la persistencia de incendios forestales, que muestran la interacción cercana entre el clima y las actividades humanas (IPCC 2002).

Reid y Huq (2005) consideran que el impacto más obvio del cambio climático en los límites de los ecosistemas es el efecto de las inundaciones, el aumento del nivel del mar y los cambios de temperatura, que pueden provocar la expansión a nuevas áreas o la disminución de tamaño de algunos ecosistemas.

En principio se considera que el impacto del cambio climático sobre la biodiversidad será evidente en las respuestas individuales de las especies, las cuales tendrán tres opciones: tolerar las alteraciones climáticas, desaparecer o cambiar su distribución geográfica (Kerr y Kharouba 2007; Shugart 1998; Parmesan 2005).

El cambio climático no afectará todas las especies de igual forma, algunas serán más propensas a la extinción, particularmente en aquellos ecosistemas más vulnerables como arrecifes de coral, manglares, ecosistemas montañosos y los que crecen sobre el permafrost. Además el riesgo de extinción será probablemente mayor en especies con limitados rangos climáticos, requerimientos restringidos de hábitat y dificultades para regenerar (Biringer et ál 2005)

La distribución actual de las especies es un reflejo de las distintas respuestas que tienen las especies según su historia natural ante distintas interacciones bióticas, como la competencia, el clima y a factores edáficos entre otros. Es con base en estos mecanismos que las comunidades naturales pueden responder al cambio climático (Hansen et ál 2001).

Las respuestas que muestren ecosistemas de zonas templadas al cambio climático pueden ser muy distintas a las de ecosistemas de zonas tropicales. Por ejemplo, en zonas templadas durante la última gran glaciación los bosques estuvieron rodeados de hielo, por lo que las

estímulo de la misma índole en el trópico tendría un efecto diferente en la biodiversidad, ya que la búsqueda de un hábitat más cálido implicaría moverse hacia sitios de menor altitud, necesitando para ello apenas un desplazamiento entre 30 a 40 km. Otro aspecto distintivo está ligado a la riqueza de especies que muestran los bosques tropicales, donde la alta diversidad, principalmente funcional, puede significar diversidad de respuestas al cambio climático (Bush y Hooghiemstra 2005).

Estudios analizados muestran que algunos ecosistemas de latitudes y altitudes altas son particularmente sensibles al calentamiento global, esto porque ya se observan ecosistemas de estas regiones afectados por el cambio climático. Un ejemplo son los bosques boreales, que se expanden hacia el norte a una velocidad aproximada de 100 a 150 km por cada 1ºC de aumento de la temperatura (IPCC 2002).

Otro efecto importante del calentamiento global está relacionado con la productividad de los ecosistemas, dado que el clima también ejerce influencia sobre la energía disponible para los organismos. En este sentido se considera posible que con el calentamiento global se experimenten cambios en la productividad del ecosistema, por la limitación en disponibilidad de nutrientes, alimento y otros recursos importantes (Hansen et ál 2001).

Otro impacto del cambio climático se puede ver en los mamíferos, en los que existe una estrecha relación entre la temperatura y la actividad metabólica; dado que animales de talla mayor toleran mejor las temperaturas bajas de los hábitat a los que pertenecen debido a la menor pérdida de calor que tienen, por esta razón se cree que mamíferos de gran tamaño pueden ser altamente afectados por el aumento de temperatura global (Kerr y Kharouba 2007).

En el caso del efecto del calentamiento global en la vegetación, como se considera al clima uno de los controladores principales de los patrones de vegetación, estructura y productividad de los ecosistemas a nivel mundial, muchas plantas pueden verse desplazadas por la competencia con otras o no puedan sobrevivir por el cambio del clima, lo mismo que los animales que dependen de ciertas gamas de temperatura, precipitación y de la persistencia de las especies de las que se alimentan (IPCC 2002).

con el dominio de especies herbáceas, que tienen mayores posibilidades de dispersarse y adaptarse al cambio climático (Hansen et ál 2001).

Aunque los escenarios de cambio climático predicen que el calentamiento será mayor en los polos, los impactos del cambio climático en los ecosistemas tropicales probablemente será igualmente sustancial debido a la relativa sensibilidad de la productividad de los procesos fenológicos a las variables climáticas (Biringer 2003).

Uno de los efectos del cambio climático potenciales que se ha discutido a raíz del incremento en las concentraciones de CO2 en la atmósfera, es la posibilidad de que este monto extra de carbono se traduzca en un efecto de fertilización en la vegetación y por lo tanto en un aumento de la biomasa vegetal (Kicklighter et ál 1999). Sin embargo, el estudio llevado a cabo por Clark (2004) en el bosque muy húmedo tropical de la Estación Biológica La Selva de la Organization for Tropical Studies (OTS) en Costa Rica, revela quelos árboles están creciendo menos y produciendo más dióxido de carbono (aumento en la respiración), producto del aumento en la temperatura que dificulta el proceso de fotosíntesis.

Aunque se han documentado múltiples impactos del calentamiento global sobre la biodiversidad como los mencionados anteriormente, ha sido complicado atribuír estos cambios directamente al cambio climático. Estas divergencias se han dado debido a las diferencias de enfoques entre expertos del IPCC de distintas disciplinas, principalmente los economistas quienes argumentan que hay subjetividad, falta de confiabilidad y que se deben utilizar factores de mayor peso para sustentar las conclusiones relacionadas con el efecto del cambio climático sobre la biodiversidad (Parmesan y Yohe 2003). De manera general se han publicado muchas investigaciones que relacionan respuestas de la biodiversidad a cambios de temperatura durante 20 o más años, se ha encontrado que de un total de 500 taxones estudiados, un 80% mostró cambios en sus pautas de migración, distribución e incluso cambios en el tamaño corporal a causa del calentamiento global (IPCC 2002).

Parmesan y Yohe (2003) realizaron un análisis de la huella e impacto del cambio climático en los ecosistemas, basado en la recopilación de investigaciones de largo plazo, de alta confiabilidad y que han documentado estudios con múltiples especies sobre fenología, cambios en distribución geográfica y abundancia. El análisis revela que a pesar de que pueden

individual, taxones o ecosistemas en diversas regiones, hay una alta confiabilidad para aseverar que el cambio climático es una importante fuerza de cambio y perturbación para los ecosistemas (Parmensan y Yohe 2003).

Entre las recomendaciones planteadas para valorar los efectos posibles del calentamiento global sobre los ecosistemas está el mejoramiento de las simulaciones climáticas a escala regional, a una resolución apropiada, lo mismo que el desarrollo de escenarios de cambio climático a nivel regional, que sean más fiables y detallados para el análisis de su impacto. (IPCC 2002).

La identificación de cambios potenciales en el clima de sitios donde están presentes ecosistemas de interés puede proveer información del número de sitios naturales y áreas protegidas que experimentarán alteraciones, de modo que se pueda identificar también la tendencia de las respuestas que tendrán las especies según cada escenario de cambio climático (Shugart 1998).

3.2.4 Modelos de clasificación de ecosistemas y su utilidad como herramientas

para la predicción del impacto del cambio climático

Con el tiempo se han diseñado modelos que sirven para anticipar las posibles respuestas de la biodiversidad a los cambios del clima, basados en relaciones empíricas y correlaciones estadísticas entre los organismos y su medio ambiente actual (Hansen et ál 2001).

Según Hannah (2003) las salidas de información producidas por los modelos de clima regional pueden ser usados en modelos de proyección de impacto en la biodiversidad, dado que sustituyen el factor tiempo en un determinado espacio a nivel de especies y sus nichos. Estos modelos usan los ámbitos de tolerancia al clima actual de las especies para inferir los posibles cambios en la distribución debidos a las alteraciones climáticas. Las herramientas más utilizadas incluyen los modelos de clima global, regional, modelos de equilibrio dinámico de la vegetación, modelos bioclimáticos para especies y análisis de sensibilidad en sitios específicos.

Para especies individuales los modelos utilizados para la determinación de nichos ecológicos se diferencian básicamente por dos aspectos, uno de ellos es si utilizan la identificación de

puntos de registro de la presencia de una determinada especie en el sitio o si utilizan “grids o grillas” con datos que indiquen la presencia y ausencia de especies en una región. El otro aspecto es el de los modelos que utilizan la selección de variables bioclimáticas a nivel general, para delimitar la distribución de ciertas especies (Townsend et ál 2005).

También se han utilizado modelos a nivel de comunidades como los modelos fitogeográficos y bioclimáticos para evaluar los efectos del cambio climático, los cuales relacionan la distribución de la vegetación con importantes características del clima como condiciones de humedad y temperatura (Shuggart 1998).

Un ejemplo de estos modelos es el de zonas de vida de Holdridge, que es un sistema de clasificación de las principales asociaciones vegetales del mundo, el cual relaciona los ecosistemas con las variables climáticas que los determinan como la biotemperatura, precipitación promedio anual y la evapotranspiración potencial (Holdridge 2000).

La biotemperatura se toma como una medida de calor en un rango donde es posible el crecimiento de las plantas, entre 0 y 30 ºC, a partir de la cual se proponen siete pisos altitudinales. Los pisos altitudinales (Figura 2) corresponden a los rangos de elevación desde el nivel de mar que conforme aumentan en elevación muestran una disminución en la temperatura promedio anual, que igualmente se refleja en los valores de biotemperatura.

El sistema de zonas de vida de Holdridge es el modelo biogeográfico de clasificación de vegetación a partir de datos climáticos mejor conocido, e incluye 38 zonas de vida para el mundo definidas por biotemperatura y requerimientos de humedad de las plantas. Sin embargo este modelo ha sido cuestionado por no incluir la dinámica individual de las especies ni la estacionalidad (Townsend et ál 2005).

Con el fin de aclarar parte de estos cuestionamientos sobre el modelo de Holdridge, Lugo et ál (1999) argumenta que un sistema de clasificación de ecosistemas debe tratar de homogenizar en lo posible la complejidad de los ecosistemas para lograr mayor efectividad en la clasificación, para esto es necesario que el sistema cuente con una serie de criterios como estar basado en información cuantitativa y georeferenciada, ser tan objetivo como sea posible, reflejar las distintas fuerzas determinantes del ecosistema. Indica además que debe ser

climático, estar validado y conforme a los principios que relacionan vegetación y clima y que además acepte información o datos de nuevos sitios. En general Lugo et ál (1999) considera que todos estos factores están presentes en el sistema de zonas de vida de Holdridge, lo cual lo hace un modelo útil para analizar impactos del cambio climático en la distribución geográfica de los ecosistemas del mundo.

En el diagrama se observan las zonas de vida dentro de hexágonos, determinados por tres entradas de información de regiones latitudinales a la izquierda, provincias de humedad con la precipitación en la parte inferior y de los pisos altitudinales según la biotemperatura al lado derecho del diagrama. (Holdridge 2000).

Figura 2. Diagrama para la clasificación de zonas de vida propuesto por L. Holdridge.

El estudio de Smith et ál (1995), citado por Shugart (1998) evaluó los cambios en la distribución de las zonas de vida de Holdridge a nivel global bajo cuatro diferentes escenarios de cambio climático, creados específicamente para dicho estudio. Bajo los cuatro escenarios se observaron cambios significativos en la distribución geográfica de los diferentes tipos de

biomas, donde ecosistemas como la tundra y los desiertos disminuyen, mientras que las áreas de pasturas y bosques se incrementan (Shugart 1998).

Otra investigación que evalúa el impacto del cambio climático se desarrolló en Estados Unidos, por medio del uso del modelo biogeográfico MAPSS (Hansen et ál 2001). Esta investigación proyectó la respuesta en la estructura de la vegetación y su densidad basados en limitaciones de luz, agua y nutrientes, pero no incluyeron la dispersión ni la sucesión natural. En general, con el calentamiento global según los diferentes escenarios utilizados se observó que bajo aumentos pequeños de temperatura el rango de distribución de los bosques se amplía, pero bajo los escenarios de aumento más fuerte de la temperatura se produce contracción y disminución de los bosques, esto se debe en parte a la poca disponibilidad de áreas cuyo clima encaja con los requerimientos de los ecosistemas boscosos (Hansen et ál 2001).

Otro modelo biogeográfico utilizado para evaluar impactos del cambio climático a nivel global y regional es BIOME (Townsend et ál 2005). Tanto BIOME como MAPSS predicen grandes cambios de distribución y límites de la vegetación de zonas templadas (cold-limites vegetation) hacia mayores altitudes y latitudes más altas (Townsend et ál 2005).

El análisis GAP (brecha o vacío) es otro de los modelos creados inicialmente para especies individuales, que ha sido utilizado con el fin de identificar vacíos de conservación de ecosistemas y que se ha ajustado para evaluar las posibles respuestas de la vegetación al cambio climático (Shugart 1998). Como un ejemplo de esta aplicación He y colegas (2005) llevaron a cabo simulaciones de las respuestas de especies de manera individual en los ecosistemas del Noreste de China al cambio climático con un modelo GAP, incorporando el efectos de distintas configuraciones espaciales del paisaje por medio del modelo LANDIS. Los resultados de las simulaciones a partir de escenarios del Canadian Global Coupled Model (CGCM2), mostraron fuertes respuestas de los ecosistemas de bajura y mayores elevaciones, pero en los bosques de elevación media no, probablemente debido a las constantes fluctuaciones de las trayectorias de dispersión usadas por las especies de estos bosques, lo que les da mayor resiliencia.

En el caso de Costa Rica Powell et ál (1999) realizaron una evaluación de la representatividad de las áreas protegidas para la conservación de la biodiversidad, usando un análisis GAP. El

biodiversidad terrestre para identificar su representatividad dentro de las áreas protegidas, mostrando que solamente 9 de las 23 zonas de vida y sus transiciones presentes en el país, están representadas adecuadamente.

Investigar el cambio climático a nivel regional o local en países en desarrollo, como son la mayoría de los países tropicales, enfrenta una serie de dificultades y carencias que determinan la posibilidad de contar con modelación del clima y adaptación, como son la falta de personal calificado, falta de continuidad en las decisiones de monitoreo e investigación, falta de estaciones meteorológicas, diálogo insuficiente, entre otros; pero los modelos desarrollados hasta el momento pueden ser adaptados a estas zonas de manera que se puedan obtener respuestas más concretas para enfrentar el cambio climático ( Jones et ál 2005). Con el conocimiento generado con evaluaciones como la realizada por Powell et ál (1999) para Costa Rica a partir de una análisis GAP, se puede también analizar el impacto que puede tener el cambio climático en la distribución geográfica de los ecosistemas del país.