Modelado para Colombia de la distribución potencial de Páramo, Bosque andino y Bosque seco, en un escenario de cambio climático (A2a, año 2050) y ...
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Modelado para Colombia de la distribución
potencial de Páramo, Bosque andino y Bosque
seco, en un escenario de cambio climático (A2a,
año 2050) y su repercusión en el capital natural.
Urbina-Cardona, J.N., PhD 1
Ruiz-Agudelo, C.A., PhD 1
Londoño, M.C., PhD 1
Santos-Vega, M. 2
1 Conservación Internacional, Colombia
2 Dirección Nacional de Planeación - DNPEVIDENCIAS DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
Efectos fenológicos
1. Floración temprana de plantas en el hemisferio norte (Myneni et al. 1997.
Nature 386:698-701)
2. Oviposición temprana de anfibios (Beebee 1995, Nature 374:219-220)EVIDENCIAS DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
Efectos en la estructura de las poblaciones
3. Alteraciones en la proporción de sexos en la tortuga Chrysemys picta (Janzen
1994. PNAS 91: 7487–7490)EVIDENCIAS DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
Efectos en la estructura de las comunidades
4. Cambios faunísticos en comunidades de invertebrados marinos de California
(Barry et al. 1995 Science 267:672-675 )EVIDENCIAS DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
Alteraciones de la distribución geográfica
5. Vegetación alpina (Grabherr et al. 1994. Nature 369:448)
6. Aves (Thomas and Lennon 1999. Nature 399:213)
7. Mariposas (Parmesan 1996 Nature. 382:765-766; Parmesan et al. 1999 Nature
399:579-583)
8. Mosquitos (Epstein et al. 1998. Bull. Am. Met. Soc. 79:409-417)EVIDENCIAS DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA
BIODIVERSIDAD
Efectos a gran escala
9. Blanqueamiento de 10. Declive globalizado
los corales de anfibiosMortalidad de anfibios por hongo (Batrachochytrium dendrobatidis) y sinergia con
Cambio Climatico y especies invasoras
(Gewin 2008)Respuestas Geográficas de las Especies a
Cambios Climáticos
t0 Distribución
geográfica hipotética
Antes del en equilibrio con el
cambio ambiente
climático
t1
Después
del cambio
climático
Adaptación Desplazamiento Colapso1 parte.
MODELOS DE NICHO ECOLOGICO
El concepto de nicho (Hutchinson 1958)
El hipervolumen n-dimensional en el que cada punto
corresponde a un estado del ambiente que permite a las
poblaciones de una especie existir indefinidamente
Humedad
Temperatura
Traducción:
El conjunto de condiciones ambientales bajo las cuales las poblaciones de una
especie pueden sobrevivir indefinidamente sin la necesidad de inmigraciónNICHO FUNDAMENTAL
1600
1400
Marginal
Modelos de nicho. 1200 conditions
P recipitation (m m )
1000
800 Death
Optimum
600 Not
conditions
suitable
400 conditions
200
0
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (ºC)
NICHO REALIZADO (Materializado
(Materializado))Para cada punto en el espacio geográfico existe 1
y sólo 1 punto en el espacio ecológico; en
cambio, para cada punto en el espacio ecológico
puede haber más de un punto en el espacio
geográfico
precipitation
temperature
11Distribuciones Potenciales Especies
Gustl Anzenberger
Callicebus cupreus
Humedad
TemperaturaModelos • DOMAIN • Generalized Linear Models (GLIMS) • General Algebraic Models Systems (GAMS) No lineares http://www.gams.com/Default.htm • Bioclim http://cres.anu.edu.au/outputs/anuclim/doc/bioclim.html http://www.andra.fr/bioclim/ • Why Where http://landshape.org/enm/whywhere-20-server/ • Redes Neuronales (ANN - Artificial Neural Networks ) http://www.nd.com/neurosolutions/products/ns/whatisNN.html • Árboles de Decisión (Random forest) http://www.aaai.org/AITopics/html/trees.html • BRT – Boosted regression trees • Máxima entropía http://www.cs.cmu.edu/~aberger/maxent.html • Algoritmos Genéticos (GARP) http://www.lifemapper.org/desktopgarp/ • Niche mapper http://www.zoology.wisc.edu/faculty/Por/Por.html#niche
Elith et al. 2006, Novel methods improve prediction of species’ distributions from occurrence data, Ecography • 16 metodos de prediccion de distribucion de especies a partir de datos de presencia • 226 especies en 6 regiones Aves, mamiferos, reptiles, ranas, plantas… 2 – 5822 localidades de presencia por especies 11 – 13 variables predictivas 14
Jane Elith, Catherine H. Graham*, Robert P. Anderson, Miroslav Dudík, Simon Ferrier, Antoine Guisan, Robert J. Hijmans, Falk Huettmann, John R. Leathwick, Anthony Lehmann, Jin Li, Lucia G. Lohmann, Bette A. Loiselle, Glenn Manion, Craig Moritz, Miguel Nakamura, Yoshinori Nakazawa, Jacob McC. M. Overton, A. Townsend Peterson, Steven J. Phillips, Karen Richardson, Ricardo Scachetti-Pereira, Robert E. Schapire, Jorge Soberón, Stephen Williams, Mary S. Wisz, Niklaus E. Zimmermann
Modelado del nicho y distribucion geografica
Modelo de nicho ecologico
Humidity
Espacio Ecologico
Algoritmo
Proyeccion de vuelta
Regression analyses, Cluster
analyses, GARP, Neural al espacio geografico
Networks, MaxEnt, etc. Temperature
Datos de entrada Producto
Espacio Geografico
Variables Localidades de
Bioclimaticas especies Distribucion predichaLos modelos bioclimáticos nos permiten explorar posibles cambios
en la distribución de las especies a causa del cambio climático
Distribución
Presente
potencial
en el
+ presente
.....
. ....
Algoritmo ..
de
modelado
Escenario de
cambio de
clima
+ Distribución
potencial
..... bajo un .....
. clima .
diferente
Tomado de: Martínez-Meyer 2007MaxEnt
• MaxEnt PHILLIPS,S.J., DUDIK,M., and SCHAPIRE,R.E. 2004. y
PHILLIPS,S.J., DUDIK,M. 2008
http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent/
Predicen la distribución realizada con base en que tan apropiado son
las condiciones en cada pixel para la presencia de la especie.
Se escoge las distribución con
2˚ ley de la
máxima entropía (la menos termodinámica:
sin influencia
ajustada al modelo) para evitar externa un
el sobre ajuste de los datos. sistema se
mueve hacia la
(Jaynes, 1957). máxima
entropía.
• ENTROPIA = cantidad de “alternativas” involucradas en la selección
de un evento.
• Máxima entropía = distribución mas uniforme.ESTUDIO DE CASO: MÉTODOS
1- SELECCIONAR A LOS ECOSISTEMAS DE ESTUDIO
1:500.000
A. PARAMO = Orobioma alto de los Andes
B. BOSQUE ANDINO = Orobioma medio de los Andes
C. BOSQUE SECO = Bioma del bosque seco tropical
El procedimiento general para la
delimitación de ecosistemas continentales
consistió en la integración de información
de geopedologÍa (geomorfología y suelos),
zonificación climática (temperatura y
precipitación), coberturas de la tierra y
biomas (IDEAM et al 2007).
Los biomas terrestres se delimitaron por
factores climáticos de temperatura y
pluviosidad e identifican tres grandes
biomas definidos por Walter (1985): gran
bioma del desierto tropical, gran bioma del
bosque seco tropical y gran bioma del
bosque húmedo tropical.2A- CORTE DE CAPAS CLIMÁTICAS
BIO1 = Annual Mean Temperature
BIO2 = Mean Diurnal Range (Mean of monthly (max temp - min temp)
BIO3 = Isothermality (P2/P7) (* 100)
BIO4 = Temperature Seasonality (standard deviation *100)
Clima actual
1950-2000)
BIO5 = Max Temperature of Warmest Month
BIO6 = Min Temperature of Coldest Month
(interpolaciones 1950
BIO7 = Temperature Annual Range (P5-P6)
BIO8 = Mean Temperature of Wettest Quarter
BIO9 = Mean Temperature of Driest Quarter
BIO10 = Mean Temperature of Warmest Quarter
BIO11 = Mean Temperature of Coldest Quarter
BIO12 = Annual Precipitation
BIO13 = Precipitation of Wettest Month
BIO14 = Precipitation of Driest Month
BIO15 = Precipitation Seasonality (Coefficient of Variation)
BIO16 = Precipitation of Wettest Quarter
BIO17 = Precipitation of Driest Quarter
BIO18 = Precipitation of Warmest Quarter
BIO19 = Precipitation of Coldest QuarterLas variables bioclimáticas representan:
(1) Tendencias anuales (e.g., mean annual temperature, annual
precipitation)
(2) Estacionalidad (e.g., annual range in temperature and
precipitation)
Clima actual
1950-2000)
(3) Factores extremos o limitantes (e.g., temperature of the coldest
and warmest month, and precipitation of the wet and dry
(interpolaciones 1950
quarters). Donde un cuarto (quarter) es un periodo de tres
meses (1/4 del año).Basado en Modelo General de Circulación (GCM por
sus siglas en ingles)
Clima futuro
(Basado en el IPCC)
El clima simulado depende en parte de las
concentraciones atmosféricas de gases de efecto
invernadero (Escenarios de emisiones).
CGCM1-A2 CGCM1-B2 HadCM3-A2 HadCM3-B2Se usó el modelo de clima CCCMA, el escenario de
emisión A2a para el año 2050. Contiene las 19 capas
climáticas: BIO1 - BIO19
Escenario de emisiones A2a: supone que la emisión de gases de
efecto invernadero aumentará debido al uso de tecnologías
basadas en combustibles fósiles2B- CORTE DE CAPAS TOPOGRAFICAS
TOPOGRAFIA Y SUELOS
TOPOGRAFICAS
ALTITUD (DEM)
PENDIENTE
ASPECTO
SUELOSRESULTADOS Y
DISCUSION
1ª parteEcosystem-based Natural
Capital For Climate Change
-31.7% Scenarios: Preliminary
analysis for Paramo, Andean
forest and dry forest in
Colombia. (Londoño, Urbina-
Cardona, Ruiz y Santos. In press.
Mountain Research and
Development )
PARAMO
Cambios entre la
distribución
potencial actual y la
distribución
potencial del 2050+41.1% BOSQUE SECO
Cambios entre la
distribución potencial
actual y la distribución
potencial del 2050
(Londoño et al, in
press)-14.1% BOSQUE ANDINO
Cambios entre la
distribución potencial
actual y la distribución
potencial del 2050
(Londoño et al, in
press)2 parte.
CAPITAL NATURAL
Otros ejercicios nacionales IAvH, UniAndes
Valoración de los siguientes servicios ecosistémicos
•Regulación de gases
•Regulación del Clima
•Regulación de disturbios
•Regulación del agua
•Oferta de agua
•Control de la erosión
•Formación de suelo
•Ciclo de nutrientes y su regulación en función de productividad
•Recreación y oferta de ecoturismoSe diseñó un programa en Visual Basic…. Transferencia de Beneficios
Rangos min-max = cálculo de promedioSe realizó la valoración SE por hectarea celda por celda…..
RESULTADOS Y DISCUSION 2ª parte
Se valoro cada servicio ecosistémico para cada bioma
NPP values in actual scenario and future (2050) scenario and coverage % in actual and future
scenario.
Paramo Dry Forest Andean Forest
Actual (gr/m²/year) 557,5326959 1207,443828 1249,835287
predicted Future 2050
NPP (gr/m²/year) 549,7150832 1157,757177 1040,468452
Change Rate (%) -1,402180132 -4,115027939 -16,75155414
Menos PPN en paramo por menor biomasa pero a futuro se requiere
investigación para cuantificarla a la luz de la calidad y cantidad de aguaEconomic Values of three ecosystems in actual scenario and future
(2050) scenario.
Paramo Dry Forest Andean Forest
19.433 7.429 20.164
Actual (USD/Año) millones millones millones
Future 2050 9.046 14.796 14.878
Predicted (USD/year) millones millones millonesPERSPECTIVAS A FUTURO • Realizar la valoración a nivel de cambios multitemporales en coberturas • Vincular análisis en agroecosistemas • Valoración de servicios ecosistémicos relacionados con la biodiversidad (interacciones bióticas: polinización, dispersión y control de plagas)drivers
?
? ?
?
E-mail: nurbina@yahoo.com
Pagina web:
http://nurbina77.googlepages.com/home2Bosque seco tropical Este gran bioma abarca el 6.7% de la superficie continental de Colombia y corresponde a zonas en las que predominan los climas cálido seco y cálido muy seco. La precipitación media anual principalmente fluctúa entre los 500 y 1.000 mm, aunque en algunos sectores alcanza precipitaciones de hasta de 2.000 mm. La mayor parte de este gran bioma se encuentra localizada entre los 0 y 800 msnm y equivale a: bosque espinoso, bosque deciduo por sequía de baja altitud (clasificación de la UNESCO 1973), bosque muy seco tropical (Holdridge 1967; Walter 1977; Hernández and Sánchez 1992), higrotropofitia isomegatérmica (Cuatrecasas 1958; Dugand 1973), bioma ecuatorial con lluvias de verano (Walter 1973), bosques tropicales caducifolios (o deciduos tropical forests), y a la selva veranera decidua (Beard 1978; IDEAM 2001). En cuanto a cobertura de la tierra dentro de este gran bioma, para Colombia, predominan los pastos (53%), la vegetación secundaria (13%), las áreas agrícolas heterogéneas (9%), los cultivos anuales o transitorios (7%) y los arbustales (5%) (IDEAM 2001).
Bosque andino Este bioma abarca el 6.6% de la superficie continental de Colombia y se caracteriza por presentar principalmente tres tipos de clima: frío seco, frío húmedo y frío muy húmedo. En su mayor parte, el orobioma está expuesto a nieblas frecuentes, localizadas en alturas entre los 1.800 y 2.800 msnm, con temperaturas que están en el rango entre los 12 y 18°C. El 92% del área del orobioma se encuentra en la unidad geomorfológica de montaña; de los cuales, el 56% está en montaña fluviogravitacional y el 44% en montaña estructural erosional. El orobioma está cubierto de bosques naturales (41%), pastos (21%), áreas agrícolas heterogéneas (13%), vegetación secundaria (11%) y cultivos anuales o transitorios (9%) (IDEAM 2001).
Páramo Este bioma abarca el 3.6% de la superficie continental de Colombia y en él confluyen climas muy frío seco, muy frío húmedo, extremadamente frío seco y muy frío-muy seco. El 97% del área del orobioma se extiende en unidades geomorfológicas de montaña, del cual el 41% se encuentra en montaña estructural erosional, el 32% en montaña fluviogravitacional y el 27% en montaña glaciárica. En el orobioma predominan las siguientes coberturas de la tierra: herbazales (25%), bosques naturales (23%), arbustales (20%), pastos (13%), áreas agrícolas heterogéneas (9%) y cultivos anuales o transitorios (5%) (IDEAM 2001).
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