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

aci

o G

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