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Taller sobre monitoreo ecológico – Chajul 2007
El sistema de monitoreo regional del Corredor
Biológico Mesoamericano - México
Franz Mora, Pilar Rodríguez, Omar Tapia, Juan Manuel Núñez, Claudia Coronel, Yosu Rodríguez,
Alejandro Mohar
CentroGEO
Corredor Biológico Mesoamericano-México
Objective: “The Conservation, and sustainable use
of the biodiversity, in five biological corridors
located southeast Mexico, throughout the
integration of biodiversity criteria in the federal
budget for the land use and development planning
(PAD, 2000)”
• Hogar de ~10 millones de habitantes, representa solo el 12% del territorio de
México, pero contiene cerca del 50% de la biodiversidad biológica del país (especies de
plantas, mamíferos, aves y reptiles)
• Amenazas: Crecimiento poblacional, pobreza, dependencia de sus habitantes sobre los recursos biológicos para subsistencia
• Considerado como “frente de deforestación” a nivel mundial y perdida de riqueza de especies
Amenazas al capital natural: ocupación del territorio
• Un incremento de la pobreza urbana concentrada
principalmente en asentamientos precarios
• Una influencia creciente de los patrones y niveles
de consumo bajo pautas urbanas
• Una concentración en el ámbito urbano de los
agentes clave para la toma de decisiones (agentes
privados, entidades públicas u organismos sociales) que determinan en forma indirecta el
curso de la conservación y uso de la
biodiversidad en la región.
• Crecimiento poblacional del 24% (doble de la
tendencia nacional)
• Crecimiento urbano desordenado (urban sprawl)
en ciudades importantes (Playa del Carmen 26%
anual)
• Diversificación y extensión de la red carretera y
densificación de la conectividad entre
asentamientos urbanos
• “Polo de desarrollo” a través de la consolidación
de la industria turística
•Tasa anual de deforestación regional del -0.81%
• 51% áreas deforestadas > 4% promedio al año
Deforestación en el CBMx
Cambios 1990-2000
Amenazas al capital natural:
Pérdida de la cobertura forestal y fragmentación de bosques
• Perdida de bosque interno del 9% (1990-200) a una tasa anual del 3%
• Incremento de la fragmentación (parches) de bosques del 6% (1990-2000)
• Conversión del 28% de bosques interiores a bosque perforado (1990-2000)
• Solo 14% del bosque interior (1990) sin alteraciones, el 49% sin un esquema de protección
• Mayor cobertura forestal natural en
ANP’s que en conectores
• Significativa perdida de cobertura
(total y BI) en ANP y áreas de
conectores (península de Yucatán)
• Mayor perdida de cobertura en áreas
con menor diversidad de ecosistemas
Enfoque regional (paisaje)
• Enfoque de corredores/ANP’s parcial (espacialmente) incompleto para la toma de decisiones
Patrones delimitados por criterios arbitrarios
• Identificación de factores directos e indirectos de cambio Directos: perdida de la cobertura forestal
Indirectos: efectos de la fragmentación de bosques
• Unificación de criterios de evaluación de la condición del capital ecológico y tendencias Evaluación sobre la base de cálculos de áreas
Estimaciones consistentes y repetibles
Objetivos del Monitoreo Regional
• Evaluación de la condición de recursos, en términos de servicios de soporte y regulación. Los servicios de soporte y regulación mas importantes son el mantener la alta diversidad biológica y el funcionamiento hidrológico.
• Definición de los elementos que componen el capital natural, la riqueza de especies (interacciones), la cantidad y calidad de hábitat natural (cobertura terrestre)
• Identificación de las tendencias de perdida y deterioro del capital natural
Marco conceptual de “servicios ambientales”
“los servicios ambientales son las condiciones y los
procesos a través de los cuales los ecosistemas naturales y
las especies que los conforman dan sostén a la vida en el
planeta”.
Estos servicios se clasifican como:
Servicios de aprovisionamiento o suministro (bienes
producidos o proporcionados por los ecosistemas:
alimentos, agua pura, madera/leña, combustibles, fibras,
minerales, bioquímicos y recursos genéticos[1]).
Servicios de regulación (beneficios obtenidos a partir de la
regulación del ambiente y los procesos propios de los
ecosistemas: servicios climáticos[2], degradación de suelos,
retención de sedimentos/control de la erosión, de control
biológico y de enfermedades, regulación y purificación del
agua, mantenimiento de la calidad del aire, de absorción de
desechos, de mitigación de riesgos, entre otros).
Servicios de soporte o base (servicios que mantienen las
condiciones básicas para la vida en el planeta y constituyen
los procesos necesarios para la generación de todos los
demás servicios de los ecosistemas, como la producción de
materias primas, la producción de oxígeno y la formación
del suelo y del ciclo de los nutrientes o producción
primaria, la polinización, provisión de hábitat, etc.).
Servicios culturales (beneficios intangibles, no materiales,
que las personas obtienen de los ecosistemas para mejorar
su calidad de vida mediante el enriquecimiento espiritual,
el desarrollo cognitivo (tradicional y formal/educativo), la
reflexión, la recreación y las experiencias de carácter
estético, la herencia de valores (patrimonio cultural), etc.
Fuente: Millenium Ecosystems Assessment[3]
Sistema de monitoreo regional
• Monitoreo de la condición (estatus y tendencias):
• Indicadores de “status”
• Indicadores de cambio (línea base 1990´s, 2000´s, primera actualización 2007)
• Indicadores como geo-información GIS
• Resultados de la evaluación representados como Geo-información
• Desarrollo e implementación de una solución de Geomática, con capacidades de análisis espacial (exploración y confirmación) y Geo-visualización
• Aplicación regional o a nivel de paisaje
• Análisis de la heterogeneidad espacial (patrón espacial de hábitat y ecosistemas)
• Geo-visualización de patrones basado en patrones del paisaje
Escala espacial regional: contexto espacial de análisis “paisaje” definido por la
extensión geográfica de los “ecosistemas” del CBM-Mex,
unidad básica de análisis “unidades del paisaje” definidas por criterios
ecológicos mas que administrativos
Escala temporal corta (sin efectos de variabilidad a largo plazo, p.e, cambio
climático, modificación de patrones de distribución biogeográfica):
Dominio corto plazo: el monitoreo se realiza en un intervalo de 7 años
Frecuencia: 4-5 años (dependiente de la actualización de la cobertura
terrestre)
Variable de respuesta (cuantitativa):
heterogeneidad espacial resultado de la perdida de hábitat, ecosistemas
Enfoque conceptual
Bases científicas para el monitoreo
• Evaluación basada en el concepto de integridad ecológica
Elementos de sustentabilidad, naturalidad y estabilidad
Incluye elementos de “salud” (funcionamiento) de ecosistemas, biodiversidad (belleza escénica y naturalidad)
Al medirse implica evaluación de la integridad física, química y biológica (Andreasen et al., 2001).
• Actualización de la cobertura terrestre (componente dinámico del monitoreo)
Aplicación del proceso de percepción remota para el mapeo y caracterización de la cobertura terrestre, y para la definición de insumos geográficos (entrada de datos geoespaciales)
• Modelado espacial
Distribución potencial de especies de acuerdo con modelos de nicho ecológico
Aplicación de Geomática en el desarrollo de modelos de análisis y exploración (datos geoespaciales necesarios para la aplicación de análisis y modelado cartográfico)
Aplicación de GKD (geographic knowledge discovery) en el desarrollo e implementación del sistema de monitoreo para la generación de información clave, e indicadores (datos geoespaciales resultado de procesos de aplicación de análisis y modelado cartográfico)
• Geo-visualización de indicadores
Requerimientos:
• Definición de un modelo geográfico de evaluación
• Definición de indicadores (estatus y cambio)
• Definición de criterios de evaluación y ponderación
• Definición de formas de Geo-visualización
Regionalización
ecológica
Ecoregiones Norteamérica
EPA
Zonas de vida de Holdridge
World Wildlife Fund
SRTM
SRTM-3
(90m)
SRTM-30
(1000m)
DEM
(250m)
Proceso: Fill voids
DIRECCION DE FLUJOS
Proceso: Conectividad superficial
Hidrologica
ACUMULACION DE FLUJOS
LINEAS DE DRENAJE
AREAS DE CAPTACION
Proceso: Conectividad superficial
Hidrologica
DIRECCION DE FLUJOS
ACUMULACION
DE FLUJOS
• Debe incluir unidades espacialmente homogéneas (tamaño) referidas a un área o extensión específica
• Debe considerar los aspectos de funcionamiento y conectividad hidrológicos.
• Debe permitir la división del territorio en unidades de análisis de tamaño homogéneo que permitan definir tendencias y características específicas de biodiversidad, cobertura forestal y funcionamiento hidrológico.
• Debe permitir una organización jerárquica de las unidades geográficas. Ello significa que puedan agruparse en unidades de mayor tamaño o desagruparse en unidades menores (subcomponentes) para efectos de análisis y presentación de resultados.
Modelo Geográfico
• Unidades básicas de consenso y planificación, espacialmente homogéneas referidas a un área o extensión específica
• Integradas forman el “contexto regional” de todo el paisaje del CBMx, que permite tener una visión regional de la evaluación, y además de que los resultados sean representativos de un contexto amplio.
• Permite la evaluación de indicadores sobre las estimaciones de área.
• Se pueden organizar jerárquicamente. Ello significa que puedan agruparse en unidades de mayor tamaño para efectos de análisis y presentación de resultados.
Indicadores Ecológicos
(Estructura y funcionamiento de unidades de paisaje)
Patrón espacial de la cobertura terrestre
Cobertura forestal
Humedales
Cobertura no forestal natural
Cobertura no forestal antropogénica
Fragmentación de bosques
Fragmentación antropogénica
Biodiversidad (ecosistemas, especies, genética)
Patrón espacial de la diversidad de ecosistemas
Patrón espacial de la riqueza de especies o taxonómica
Patrón espacial de la distribución de especies individuales (en peligro, amenazadas, en riesgo)
Productividad Primaria
Índices de Vegetación
Índices de área foliar
Fractional vegetation cover
Ciclo Hidrológico
Eventos de precipitación extrema
Peligro hidrológico (inundaciones)
Estructura de la solución
Metasistema
Manejo de la información
Indicadores y visualización
Landsat Geocover TM, ETM+
Componente dinámico: cobertura forestal
• El sistema de monitoreo se basará en el análisis de diversidad a tres
niveles
genesespeciesecosistemas
(Estudio de País, Milenium Ecosystem Assessment, otro)
Componente para evaluación: biodiversidad
Premisas fundamentales
(en la parte de diversidad de especies)
• La fragmentación de hábitat es una de las principales causas de la perdida de la biodiversidad
• En un monitoreo de tendencias (largo plazo), aplican indicadores indirectos de cambios en la diversidad
• El modelado espacial de la diversidad es el enfoque adecuado para el monitoreo del CBM-M
1. Provee la escala de análisis adecuado con fines de monitoreo regional
Distribución del jaguar (Panthera onca)
2. El país no está completamente
muestreado: hay vacíos de información y
fuertes sesgos de colecta.
3. En México ha habido un trabajo de
recopilación, repatriación, validación de
información de diversidad al menos una
década (Conabio)
Colección de aves del Museo Smithsonian, EU
4. A nivel conceptual y de desarrollo de herramientas, existe un avance
sustancial en el modelado de las áreas de distribución de las especies
Técnicas comunes de modelado:
Datos de presencia
• Climate envelope range
• Bioclim
• Domain
• Enfa (Biomapper)
• Maxent
•Garp
Datos de presencia y ausencia
• GLM
• GAM
• CTA
• ANNs
• Maxent(falta validación en campo)
5. Distintos grupos de trabajo de especialistas trabajando en el modelado
de especies en México
Ochoa-Ochoa 2002. Tesis licenciatura
Riqueza de especies endémicas
de anfibios y reptiles de México
Riqueza de especies endémicas
de mamíferos en el Eje Neovolcánico
Murguía 2002. Tesis licenciatura
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Esp
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eog
ráfi
co
Localidades de registrode la especie
Algoritmo de Modelaje
Regresión logística, Análisis de Cluster, GARP, Redes Neuronales, Lógica Bayesiana, etc.
Temperatura
Hu
med
ad
Modelo de nicho
Distribución potencial
Producto
Esp
aci
o E
coló
gic
o
Informaciónambiental
Proyección al Escenario geográfico
Datos de entrada
Costesía: E. Martínez-Meyer
Proceso de modelado de la distribución de especies
1. La distribución
individual de las
especies indicadoras
en el tiempo de la
línea base
2. La distribución
individual de las
especies
indicadoras en los
tiempos 1, 2…n
3. Riqueza de
especies
indicadoras en
el tiempo de la
línea base
Qué contiene el modulo de diversidad
4. Riqueza de
especies
indicadoras en
los tiempos 1,
2… n
6. Ficha técnica de
especies
indicadoras
Especies indicadoras
• Grupos más estudiados en el país: mamíferos, aves y probablemente anfibios y reptiles (hay expertos)
• Colectas más completas (datos de CONABIO, fundamentalmente)
• Especies en alguna categoría de riesgo, de acuerdo con la NOM, IUCN, WWF, CITES, son sensibles a la perdida de hábitat
Bosque interior 90
Bosque interior 00
Distribución potencial
Jaguar (P. onca)
Hábitat disponible 1990
Hábitat disponible 2000
Efectos de la fragmentación de
bosques en la distribución de
especies
Riqueza de árboles tropicales 1990
Bosques 90
Bosques 00Riqueza de árboles tropicales 2000
Efectos de la fragmentación de bosques en
la distribución de la riqueza de especies
Cobertura terrestre
• Estatus de fragmentación de bosques
• Estatus de fragmentación de humedales
• Cambio el la fragmentación de bosques
• Cambio el la fragmentación de humedales
• Estatus de la condición de zonas riparianas
• Estatus de la condición de cuerpos de agua
Indicadores de capital
ecológico
Biodiversidad
• Estatus de la diversidad de ecosistemas
• Estatus de la diversidad de especies (categoría de riesgo)
• Estatus de la diversidad de especies (N total)
• Estatus del hábitat remanente de especies individuales
• Estatus de la diversidad beta/gamma 1
• Estatus de la diversidad beta/gamma (N total)
• Estatus de diversidad por grupo funcional 3
• Estatus compuesto del hábitat remanente 4
• Cambio en la diversidad de ecosistemas (potencial)
• Cambio en la diversidad de ecosistemas (N hábitat)
• Cambio en la diversidad de especies
• Cambios en la diversidad beta/gamma
• Estatus compuesto de riqueza de hábitat/especies
• Estatus de riqueza/fragmentación
Indicadores de capital ecológico
Presión antropogénica
• Estatus de accesibilidad por caminos
• Estatus de accesibilidad por localidades
• Estatus de fragmentación antropogénica (caminos)
• Estatus de fragmentación antropogénica (agropecuario)
• Estatus de fragmentación antropogénica (zonas urbanas)
• Cambio en la fragmentación por caminos
• Cambio en la fragmentación por zonas urbanas
• Cambio en la fragmentación por áreas agropecuarias
Indicadores de “stress”
Capital ecológico: Estatus de la diversidad de
ecosistemas forestales
• Basado en la cantidad de área de bosque remanente y diversidad de condiciones ecológicas
• Descripción de ecosistemas (Holdridge)
• Condición (estatus) basado en el área de bosque y diversidad de ecosistemas
Capital Ecológico: Estatus
de la fragmentación de
bosques
• Basado en la cantidad de bosque y adyacencia
• Descripción de categorías de fragmentación (Riitters 2002):
Interior
Borde
Perforado
Transicional
Parches
• Condición (estatus) basado en el área de bosque y continuidad
• Red de caminos
• Bosque interior
Efectos antropogénicos:
Accesibilidad de bosque interior
2000
1990
Índices globales de evaluación de la Integridad
ecológica
• Cobertura Forestal
• Diversidad de Ecosistemas
• Riqueza Especies
• Funcionamiento Hidrológico
EI = wi * Capital Ecológico – wj * Efecto antropogénico
)*()*()*()*()*( 54321 EFCwABIwEBRwEFBwECFTwIEct
IEct = Integridad ecológica cobertura terrestre
ECFT = Estatus cobertura forestal total
EFB = Estatus fragmentación de bosque
EBR = Estatus de bosque ripariano
ABI = Accesibilidad a bosque interno
EFC = Estatus fragmentación por caminos
• Falta de un marco genérico para el análisis de los efectos de fragmentación a diversos niveles:
especies
grupos de especies
Grupos taxonómicos
Tiempos de respuesta
• Información para validación:
Modificaciones y transformaciones de la cobertura terrestre
Presencia/ausencia de especies en diferentes condiciones de hábitat remanente o categorías de fragmentación
• Definición de una escala temporal adecuada para la identificación de tendencias
Concordancia de tiempos de respuesta de cambios de cobertura / respuesta en distribución de las especies
Grupos con diferente resiliencia a los cambios
• Definición de criterios de ponderación de indicadores
Combinación de indicadores de capital ecológico / efectos antropogénicos
Temporalidad de indicadores de cambio
Monitoreo multi-escala?
• Definición de objetivos (recursos de información, nivel de precisión,
temporalidad)
• Definición de propósito (información para quien?)
• Esquemas de muestreo (representatividad, generalización)
• Criterios de integración (upscaling/downscaling) de la información
generada a través de muestreos
• Definición de indicadores / niveles de toma de decisión
• Formas de representación de resultados
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