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Plan de trabajo
INDICADORES ECOLGICOS PARA LA IDENTIFICACIN DE ESTADOS DE DEGRADACIN EN EL MONTE CENTRAL
Objetivos
Objetivos especficos
Identificar el grado de estabilidad del suelo y su potencial erosin, a partir de las caractersticas edficas-geomrficas (textura, estructura, heterogeneidad) de hbitats recuperados y bajo uso ganadero en el Monte.
Caracterizar las formas de distribucin de la vegetacin (patrones de vegetacin) bajo diferentes situaciones de recuperacin y uso ganadero.
Evaluar la importancia relativa de los factores edficos y de disturbio (pastoreo) sobre la fisonoma vegetal de ambientes degradados o recuperados.
Examinar el potencial de algunas especies animales como indicadores de estados de degradacin, con miras a la identificacin de oportunidades para la recuperacin y prevencin.
1.2. Objetivo general
Identificar estados de salud y degradacin ecosistmica en el Monte central, mediante un enfoque integrado de indicadores ecolgicos (variables bio-fsicas) y aspectos socio-culturales (percepcin de los pobladores respecto de su entorno).
Esta lnea de investigacin se centra en explorar la problemtica del riesgo ambiental en desiertos templados, por causa del uso antrpico. La meta principal a largo plazo ser la identificacin, evaluacin y monitoreo de indicadores ecolgicos y socio-culturales en puntos focales del Monte. Los estudios se abordarn bajo una aproximacin de mltiples escalas y factores, orientada a ligar variables biticas (vegetacin, suelo y biodiversidad animal) con el factor humano (uso de la tierra). Esta aproximacin cumplir dos propsitos: a)- identificar los principales agentes que gobiernan el funcionamiento y estructura en desiertos, a fin de establecer estudios comparativos con otras regiones semiridas, b)- a nivel de la regin de estudio, identificar las variables respuesta del sistema a diferentes condiciones y las problemticas sociales asociadas, a fin de consolidar las bases para una adecuada utilizacin de la tierra.
2. Antecedentes
Globalmente los sistemas desrticos reflejan un gradiente de estados o condiciones ambientales producto de la interaccin de factores naturales y antrpicos (Herrick et al. 2005). El sobrepastoreo y los eventos climticos intensos y prolongados (sequa), pueden generar cambios impredecibles e incluso transiciones hacia estados completamente nuevos, que a menudo involucran prdidas considerables del potencial biolgico, derivando en estados degradados de la tierra o desertificacin (Grover y Musick 1990, Whitford 1993, Stringham et al. 2003, Rietkerk et al. 2004).
Estos estados pueden persistir por largo tiempo a expensas de no recuperar su estructura histrica por dcadas (Valone et al. 2002). Las acciones para recuperar o reestablecer estados mas saludables pueden requerir drsticas y costosas intervenciones (Scheffer et al. 2001, Bestelmeyer et al. 2004).
Esta perspectiva basada en estados y transiciones (Briske et al. 2005, Herrick et al. 2006), expande los modelos anteriores basados solamente en la teora sucesional, cuya limitada aplicabilidad no contemplaba la vasta diversidad de respuestas y condiciones ambientales en desiertos (Lauenroth y Laycock 1989, Joyce 1993). Bajo este marco terico las transiciones hacia estados degradados han sido observadas principalmente en desiertos del Hemisferio norte y Australia. Durante los ltimos cien aos, el incesante aumento en el uso de la tierra para pastoreo ha causado un desbalance entre plantas palatables y no palatables y las mayores consecuencias para las comunidades vegetales han sido la disminucin de gramneas perennes y el incremento de arbustos nativos, transformando los paisajes en arbustales persistentes, dominados por leosas (arbreas y arbustivas, ej.: Larrea tridentata y Prosopis glandulosa) (Grover y Musick 1990, Hobbs y Huenneke 1992, James et al. 1995, Rapport y Whitford 1999, Bestelmeyer et al. 2004).
Adems de cambios estructurales, las interacciones entre suelo y vegetacin constituyen un aspecto relevante para entender las condiciones que refleja un sistema y su estabilidad. Cuando la cobertura vegetal disminuye (ej.: por pastoreo), la escorrenta de sedimentos y nutrientes aumenta, y los procesos erosivos se agudizan tornando hostiles las condiciones para la recolonizacin de las plantas (Ludwig y Tongway 1995). Sobrepasado un umbral crtico de hostilidad, el sistema puede cambiar bruscamente de configuracin espacial hacia otro estado estable, degradado, sin cobertura vegetal (von Hardenberg et al. 2001). La co-existencia de mltiples estados estables en las comunidades, como resultado del feedback entre biomasa y agua, ha sido observada recientemente en desiertos de Israel y frica mediante el uso de los patrones de distribucin vegetal como indicadores de estado (Rietkerk et al. 2004).
En Argentina, los antecedentes relacionados con la problemtica de la desertificacin son numerosos (Bertiller et al. 2002, Abraham et al. 2003, Ares et al. 2003, Cipriotti y Aguiar 2005, Vern et al. 2006). Sin embargo son escasos los estudios abordados desde el punto de vista de la identificacin de estados y transiciones (Bertiller y Bisigato 1998), as como la consideracin de la diversidad animal o las interacciones claves en estas condiciones.
La regin septentrional o central del Desierto del Monte (32 a 37 SL) se halla sujeta a explotaciones ganaderas y forestales que se han sucedido ininterrumpidamente desde fines del siglo XIX, afectando la disponibilidad de hbitats, diversidad y distribucin de especies (Ojeda et al. 1998). Estudios pioneros han descrito su estatus de desertificacin de manera integral sealando grados moderados a severos de degradacin (Roig et al. 1991).
El uso de la tierra mas extendido en esta regin, el pastoreo, tiene importantes efectos a nivel de la vegetacin, biodiversidad animal y sus interacciones. El aumento de suelo expuesto por disminucin de la cubierta vegetal, y los cambios en la disposicin horizontal y vertical de los estratos vegetales, pueden afectar a diferentes especies o grupos funcionales de fauna silvestre ADDIN EN.CITE Rossi2004126021260Rossi, B.E2004Flora y vegetación de la Reserva de Biosfera de Ñacuñán después de 25 años de clausura. Heterogeneidad espacial a distintas escalas.Programa de Postgrado en BiologíaMendozaUniversidad Nacional de Cuyo155Tesis doctoralMonte, Ñacunán, vegetacion en arcos, facilitación, UNDERSTORy, fuego, pastoreo, disturbiohttp://www.sciencedirect.com/science/article/B6T6X-47G3V3D-1/2/81d00f8ab00fa907efeb5dc08fceded3Tabeni2005190201902Tabeni, S.Ojeda, R.A.2005Ecology of the Monte Desert small mammals in disturbed and undisturbed habitatsJournal of Arid Environments631244-2552005///DisturbioDesert rodentsDisturbanceGrazingHeterogeneityPatchesfile://C:%5CDocuments%20and%20Settings%5CAdministrador%5CMis%20documentos%5CBIBLIOTECA%5Ctrabajos%20on%20line%5CTabeni%20-%20disturbios%20y%20mamiferos%20en%20%D1acu%F1%E1n.pdfBiodiversity Research Group (GiB), National Council for Science and Technology of Argentina (CONICET), Institute for Aridland Research (IADIZA), CC 507, C. P. 5500, Mendoza, ArgentinaGonnet1998146121461Gonnet, J.M.1998Influencia del pastoreo sobre poblaciones de aves y mamíferos herbívoros en la región de la Reserva de Biósfera "Ñacuñán", Mendoza, Argentina.Universidad Nacional de CórdobaCórdoba148Tesis Doctoral(Gonnet 1998, Rossi, 2004, Tabeni y Ojeda 2005). La reduccin de gramneas perennes y anuales limita la disponibilidad de semillas para especies granvoras (aves y micro mamferos) ADDIN EN.CITE Gonnet2001147301473Gonnet, J.M.2001Influence of cattle grazing on population density and species richness of granivorous birds (Emberizidae) in the arid plain of the Monte, ArgentinaJournal of Arid Environments48569-579(Gonnet 2001), as como los sitios seguros para refugio contra depredadores y nidificacin (Milesi et al. 2002). Por otra parte los sitios disturbados pueden ser preferidos por especies de mamferos, aves e invertebrados con atributos especializados para explotar reas abiertas y simplificadas por el ganado (Kufner y Chambouleyron 1991, Gonnet 1998, Lagos 2003, Tabeni y Ojeda 2003, 2005, Corbaln et al. 2006, Tabeni 2006, Tabeni et al. 2007). A nivel de las interacciones, el ganado y los herbvoros nativos como la mara (Dolichotis patagonum), pueden competir por algunos recursos trficos (Kufner y Pelliza 1987).
Identificar las condiciones de salud ambiental y el riesgo de desertificacin es un proceso complejo. Una de las formas de abordarlo es mediante el uso de sustitutos o surrogates (Niemi y Mc Donald 2004). Estos sustitutos son los indicadores ecolgicos que permiten aislar los aspectos claves del ecosistema frente a una abrumadora variedad de seales (NRC, 2000). El desarrollo de indicadores adecuados para establecer lneas de base ambientales y tendencias es una necesidad universal en desarrollo (Estados Unidos y Canad, Environment Canada y US EPA 2003; Europa, www.eionet.eu.int; Australia, www.csiro.au/csiro/envind/index.htm), y ha sido reconocido como una necesidad de investigacin en nuestro pas, relacionada a los problemas de degradacin de los recursos naturales (Secretara de Ciencia, Tecnologa e Innovacin Productiva del Ministerio de Educacin, Ciencia y Tecnologa de la Nacin).
Los indicadores ecolgicos pueden incluir caractersticas estructurales, de composicin y de funcionamiento, y son derivados de medidas de campo acerca de la condicin actual de un ecosistema, pudiendo ser usados directamente o combinados en ndices integrales (Paul 2003, Niemi y Mac Donald 2004). De acuerdo a esto es necesario reconocer que parte del espectro es relevante a los objetivos de una investigacin (Yoccoz et al. 2001).
En relacin al marco terico formulado, la presente propuesta de investigacin se centrar en los siguientes componentes (Figura 1):
suelo: es la matriz sobre la que se asientan los fenmenos de degradacin, y el elemento de base a partir del cual se observarn los signos de erosin.
vegetacin: como regulador de la distribucin y asignacin de los recursos, reflejar a travs de sus patrones o de la ausencia/ presencia de especies fundamentales las diferentes condiciones de salud o degradacin del paisaje.
biodiversidad: se tendrn en cuenta las respuestas de algunas especies animales, y a futuro interacciones planta-animal, como expresin final del estado de salud y prdida del potencial biolgico.
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Figura 1. Componentes estructurales/funcionales a ser considerados en este estudio para caracterizar la condicin actual de los ambientes, mediante las respuestas del sistema reflejadas por indicadores ecolgicos
El plan de trabajo abordar las siguientes preguntas:
1- Cul es la importancia del disturbio por pastoreo y la heterogeneidad del suelo en los patrones de vegetacin bajo distintas situaciones de uso/recuperacin?
La definicin del estado de salud/degradacin de un sistema es el resultado de mltiples factores (suelo, vegetacin, animales y clima). Se ha corroborado que la preponderancia de uno u otro factor es inherente a cada regin desrtica (HilleRisLambers et al. 2001), proponindose actualmente dos grandes hiptesis: 1- auto-organizacin: el clima y el disturbio por pastoreo son los principales agentes en la formacin y dinmica de la vegetacin, gobernando procesos endgenos (plantas-agua-nutrientes) a escala fina entre. Estos pueden expresarse a niveles mas altos y observarse en un paisaje como patrones de vegetacin, 2- edfica-geomrfica: los patrones de vegetacin pueden ser gobernados por la heterogeneidad espacial en las propiedades del suelo o topografa y pueden reflejar el efecto de un background de heterogeneidad preexistente (Bestelmeyer et al. 2006).
Hiptesis:
a- Las condiciones edficas son determinantes en la expresin vegetal de los ambientes del Monte, dada la heterogeneidad espacial natural de esta regin.
b- En estados degradados, cuando el pastoreo excede un umbral, la fisonoma del ambiente se acopla a los patrones de uso del ganado y no al suelo.
2- La vegetacin es un indicador suficiente del estado de degradacin de un ambiente?
Considerando solo la fisonoma vegetal, algunos ambientes del Monte ("guadales" o "peladales") han sido clasificados como degradados (Huete et al. 2002). Desde el mismo punto de vista, la arbustizacin por leosas ha sido sealado como el indicador mas importante de degradacin en desiertos, recientes estudios han demostrado que otros indicadores pueden ser mas apropiados para el Monte central (ej.: vegetacin no fotosinttica) ADDIN EN.CITE Asner2003169601696Asner, G.P.Borghi, C.E.Ojeda, R. A.. . . :.2003Desertification in Central Argentina: Regional changes in ecosystem carbon-nitrogen from imaging spectroscopyEcological Applications13629-648land degradation, Monte, Ñacunán,(Asner et al. 2003).
Hiptesis:
c- Los estados degradados en el Monte se caracterizarn por la prdida conjunta de sus capacidades estructurales y funcionales a nivel de suelo, vegetacin y diversidad animal
3- Pueden distintos niveles de organizacin (especies o ensamble) en micromamferos indicar la condicin de un ambiente a diferentes niveles espaciales (local o regional)?
La respuesta de cada especie de micromamfero est estrechamente vinculada a requerimientos especficos de hbitats y a la percepcin ambiental a un grano fino (ej.; microhbitat). A un nivel mayor en cambio las respuestas conjuntas de las especies en los ensambles puede reflejar el estado del hbitat o del conjunto de hbitats de una regin.
Hiptesis:
d- Las respuestas individuales de las especies y la de los ensambles son indicadores efectivos de la condicin ambiental a distintos niveles espaciales.
3. Actividades y metodologa
3.1. rea de estudio
El proyecto se desarrollar en la regin central del Monte, comprendida entre los 32 a 37 S. Los sitios de estudio propuestos en una etapa inicial sern:
acuan: 3402' S 6755' W, Telteca: 3221' S 6810' W, Divisadero: 3345 S 6741W.
Los sitios elegidos constituyen importantes referencias de investigacin sobre los usos de la tierra y la recuperacin ambiental dentro de este sector del Monte. Entre sus condiciones ambientales se encuentran situaciones de recuperacin (Reservas naturales: Reserva MaB de acuan y Reserva Telteca) y campos ganaderos bajo pastoreo continuo y rotativo.
3. 2. Materiales y mtodos
El tiempo previsto para la realizacin de los objetivos especficos abarcar 3-4 aos y comprender las siguientes actividades:
- Elaboracin de un modelo conceptual como punto de partida sobre los potenciales indicadores y estados de salud en el Monte central. Se relevar informacin a partir de estudios preexistentes sobre variables biofsicas que reflejen la condicin ambiental del Monte. Se consultarn las publicaciones en revistas especializadas y la literatura gris, mediante la web, el Servicio centralizado de documentacin del CRICYT y el contacto personal con los distintos grupos de investigacin.
- Caracterizacin de las condiciones edficas -geomrficas de hbitats recuperados y bajo uso ganadero en el Monte. Se realizarn muestreos en campo mediante transectas ubicadas en los distintos hbitats recuperados y bajo uso antrpico. En cada localidad se establecern al menos dos rplicas muestrales para cada condicin, identificadas en campaas preliminares. En campo se medirn las siguientes variables, relacionadas con la estabilidad y susceptibilidad a erosin: compactacin de suelo (penetrmetro Eijkelkamp), infiltracin del agua y resistencia a la erosin (test de estabilidad). Los detalles de aplicacin y fabricacin del instrumental a utilizar en estas mediciones figuran en Herrick et al. (2005). A nivel superficial se cuantificarn: presencia de criptgamas o costras del suelo, acumulacin de mantillo y plantas en pedestal, entre otras variables (Pellant et al. 2005). Se tomarn muestras de suelo para caracterizar sus principales propiedades: estructura, textura, pH. Los anlisis sern llevados a cabo por personal de los laboratorios del Departamento de Edafologa (Fac. Cs. Agrarias, UNCuyo) con quienes mantengo proyectos colaborativos. Para establecer si existen diferencias entre las distintas situaciones de recuperacin y uso ganadero se llevarn a cabo anlisis estadsticos clsicos y de geoestadstica (autoregresin, variogramas y kriging, Fortn y Dale, 2005).
-Anlisis de los patrones de vegetacin bajo diferentes situaciones de recuperacin y uso ganadero. La distribucin de la vegetacin se estimar en los mismos sitios elegidos para el relevamiento de suelo. Se utilizarn cuadrados de 2 x 2 m separados cada 1 m, dispuestos en transectas de hasta 100 m, dependiendo del tamao de los parches de hbitat en cada localidad. En cada cuadrado se estimar visualmente el porcentaje de cobertura de suelo desnudo, tipos de vegetacin por estratos: arbreo, arbustivo, sub-arbustivo y herbceo-graminoso y composicin especfica. Se cuantificarn adems los espacios entre cobertura area y entre base de plantas como indicadores de potencial erosin elica e hdrica respectivamente (mtodo de Gap /Intercept, Herrick et al. 2005).
Para analizar si existen relaciones espaciales entre los tipos de coberturas en cada hbitat y situacin (recuperado/pastoreado) se aplicar el Test t modificado para correlacin espacial Clifford, Richardson y Hmon (1989). La organizacin espacial de la vegetacin se describir mediante correlogramas, aplicndose el ndice de Moran. Para estimar los parmetros espaciales de los espacios entre cobertura area y entre base de plantas de cada ambiente y situacin de manejo se aplicarn semivariogramas. Todos los anlisis espaciales se realizarn con el programa PASSAGE 2 HYPERLINK "http://www.passagesoftware.net" http://www.passagesoftware.net.
- Examinar el potencial de especies y ensambles animales como indicadores de degradacin. Respecto de las especies focales de este objetivo, se considerarn en una primera instancia los ensambles de pequeos mamferos (roedores menores a 100g). Este taxa presenta una alta diversidad en desiertos y ejerce importantes efectos en el ecosistema (Mares, 1992). Adems existe evidencia de que sus patrones de diversidad siguen los patrones de diversidad de otros organismos, pudiendo ser utilizado como un grupo sustituto (surrogates taxa) (Whitford, 1997). Pueden presentar respuestas rpidas a los disturbios relacionadas a cambios de estructura y composicin vegetal (Avenant 2000, Leis et al. 2007). Existen numerosos estudios de base sobre su ecologa en esta regin, desarrolladas por el grupo de trabajo al que pertenezco (GiB, HYPERLINK "http://wiki.cricyt.edu.ar/index.php?title=IADIZA_-_GIB" http://wiki.cricyt.edu.ar/index.php?title=IADIZA_-_GIB), como as tambin cuento con experiencia en estas especies por ser el objeto de estudio de mi tesis doctoral (Tabeni 2006). Se plantea la realizacin de muestreos en cada sitio donde se realicen los muestreos de suelo y vegetacin. Los mismos se realizarn mediante captura viva con trampas tipo Sherman (los detalles de este tipo de muestreo se brindan en Tabeni y Ojeda 2005).
Las asociaciones entre suelo, patrones de vegetacin y diversidad sern testeados estadsticamente mediante tcnicas de ordenacin multivariada (Anlisis cannico de correspondencia) y anlisis jerrquico (CART) (Classification and Regression Trees). La condicin ecolgica de cada hbitat ser abordada mediante una aproximacin holstica que combine las variables mencionadas a fin de obtener una medida til de condicin ambiental. Se espera utilizar ndices multimtricos, como el ndice de integridad bitica (IBI) (Kerans y Karr 1994, Karr 2000).
4. Futuras lneas de investigacin
Dentro de la lnea de investigacin planteada se espera a futuro desarrollar los siguientes objetivos:
- Comparar la informacin ecolgica obtenida respecto de la identificacin de estados degradados o saludables, con la percepcin ambiental por parte de la comunidad local.
- Identificar los principales beneficios o servicios que provee el ecosistema en esta regin del Monte y cuales se hallan en riesgo dentro del gradiente de estados previamente identificados.
Estos objetivos se emprendern de manera interdisciplinaria, para los cual se planea trabajar con personal del INCIHUSA (Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales, HYPERLINK "http://www.cricyt.edu.ar/institutos/incihusa/" http://www.cricyt.edu.ar/institutos/incihusa/) dentro del Cricyt, as como tambien con otros grupos del IADIZA (LADyOT, HYPERLINK "http://www.cricyt.edu.ar/institutos/iadiza/ladyot/" \o "http://www.cricyt.edu.ar/institutos/iadiza/ladyot/" http://www.cricyt.edu.ar/institutos/iadiza/ladyot/) con amplia experiencia en este tema.
5. Factibilidad
En la sede de trabajo elegida, Instituto Argentino de Investigacin de Zonas ridas (IADIZA) se desempean diversos grupos de trabajo con considerable experiencia en ecosistemas ridos y semiridos, entre ellos el Grupo de Investigaciones de la Biodiversidad (GIB) del cual formo parte y en el que he desarrollado mi proyecto doctoral y post doctoral. Sus integrantes cuentan con amplio conocimiento sobre diversos aspectos de la ecologa de comunidades del Desierto de Monte. En lo que se refiere a equipamiento y soporte financiero, estos dos aspectos estn cubiertos por subsidios de Agencia (PICT 25778) y equipos pertenecientes al GIB y al IADIZA. Planeo adems solicitar subsidios de investigacin para jvenes investigadores en la presente convocatoria de FONCyT.
El centro de investigacin dispone de laboratorios, equipos informticos, conexin a Internet y centro de documentacin para consulta, contndose adems con medios de transporte y material de trabajo (ej.:GPS, software para anlisis estadsticos, equipo de trampeo). En la zona de trabajo, todos los sitios cuentan con buena accesibilidad por ruta y disponen adems de infraestructura adecuada (servicios, estacin biolgica) para la permanencia durante las campaas. Cuento adems con conocimiento previo de la zona ya que ha sido el rea de estudio de mi tesis doctoral. Respecto del material de laboratorio y servicio tcnico para los anlisis de suelo, estos sern llevados a cabo en el Departamento de Edafologa (Fac. Cs. Agrarias, UNCuyo).
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Diversidad, prdida de grupos funcionales o de interacciones planta-animal
Patrones de vegetacin,
ausencia/presencia de especies organizadoras claves
Estabilidad/ procesos erosivos
Componentes considerados
BIODIVERSIDAD ANIMAL
VEGETACIN
SUELO
clima
Respuestas del ecosistema reflejadas en los indicadores
Condicin actual del ecosistema
(saludable/ degradado)
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A
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A B C E F Y Z »}}}ssk h\ hJ ]h\ hJ 5] h\ hk2 hR hk2 5] h\C hk2 ] hk2 ]h9 hk2 ]h9 hk2 5] hk2 h\ hk2 5] hpz 5] hk2 5] hJ 5] h\ hF 5] hJ hmx! 0J 5hJ hJ 0J 5h\ hu2 0J h\ hF 0J ( m n x y l
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