seguimiento intensivo y contínuo de las perturbaciones en la

SEGUIMIENTO INTENSIVO Y CONTÍNUO DE LAS PERTURBACIONES EN LA
COMPOSICIÓN, FUNCIONAMIENTO Y BIODIVERSIDAD DE LOS ECOSISTEMAS
FORESTALES
Manuel López Arias
Permítanme designar con este extenso título el objeto y contenido de la etapa más reciente
(desde 1994) de la actividad de supervisión y seguimiento del estado de vigor y salud de las masas
forestales españolas, y de búsqueda de las causas de ese estado.
Actividad que constituye un aspecto de la sanidad y protección forestal y que se propone
identificar, describir e inventariar los daños observados en nuestros montes, producidos por diferentes
agentes nocivos y por factores de origen natural y antrópico. Esta dimensión de la sanidad forestal
incluye el análisis de las causas y el resumen periódico del estado de las principales formaciones
forestales, así como la clasificación, síntesis, archivo, publicación y difusión de los resultados y
conclusiones obtenidos.
El término “seguimiento” corresponde al vocablo inglés “monitoring”, y se ha preferido a otras
traducciones más literales y precisas (supervisión, por ejemplo) porque seguimiento atribuye cierto
sentido de dinamismo a la actividad que describe; desechando, de paso, el término “monitoreo” por su
desafortunada fonética (grave y esdrújula al mismo tiempo).
Al considerar que el título de esta ponencia es la fase más reciente de la actividad de
supervisión se asume que existe otra u otras etapas anteriores.
En efecto, esta última fase se inicia en 1994 y con anterioridad (1986) se puso en marcha un
sistema de seguimiento denominado “seguimiento extensivo” que continúa en vigor y está en íntima
conexión con la última fase. Ambos forman parte, al día de hoy, de un programa paneuropeo en el
que participan 36 países incluyendo todos los miembros de la UE, y han sido incorporados
plenamente al sistema de Sanidad y Protección Forestales de España.
Por otra parte, el seguimiento, como actividad de supervisión del estado de salud de los montes,
está incluido en la sanidad forestal clásica del siglo XX anterior a 1986; existiendo por ello una fase
anterior a la de seguimiento extensivo.
Finalmente, existe un periodo anterior, en el que la sanidad forestal no contaba con ningún tipo
de organización (ni de carácter operativo ni administrativo) y durante el cual se llevó a cabo un
seguimiento de cierta intensidad del estado de salud de los montes y de las principales plagas y
enfermedades que los amenazaban. De ahí que nos introduzcamos en este tema por la puerta que se
abre en siglo XIX; haciendo una breve referencia a este siglo y al siglo XX, y ajustando la exposición
al esquema siguiente:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.-
El seguimiento de los daños y deterioro de los montes en los albores de la Sanidad
Forestal.
El seguimiento de la salud de los bosques en el siglo de consolidación de la Sanidad y
Protección Forestal
“de la erradicación al control de las plagas”
El seguimiento extensivo del estado de salud y vigor de las masas forestales (Nivel I) “de
la enfermedad a la muerte del bosque”
El seguimiento intensivo y continuo de las perturbaciones producidas en los ecosistemas
forestales
Alteraciones y perturbaciones
La contaminación atmosférica origen de perturbaciones
El sistema paneuropeo de seguimiento intensivo y continuo.
EL SEGUIMIENTO DE LOS DAÑOS Y DETERIORO DE LOS MONTES EN LOS
ALBORES DE LA SANIDAD FORESTAL.
No cabe la menor duda de que en la actuación de los profesionales forestales, y de las
instituciones en las que desarrollaron su trabajo a partir de la primera mitad del siglo XIX, hay una
contribución notable a lo que hemos definido como seguimiento de la salud de los bosques. Esta
actitud y acción preceden incluso a la organización y consolidación de un sistema de sanidad
forestal en España. Siendo esta la razón por la que nos parece obligado hacer una referencia a este
periodo, en el que, por falta de organismos especializados, es inevitable aludir a profesionales
forestales nominalmente.
Aprovechando la ocasión para adherirnos a la casi inveterada costumbre de invocar y exaltar a
los antecesores profesionales, porque es una noble y loable práctica la de ponderar la precocidad y
eficacia que quienes hicieron antes lo que nosotros estamos haciendo, vamos a hacer o proponemos
realizar. Suele proporcionar este reconocimiento un considerable caudal de verdades, más o menos
sinceramente confesadas. No importa que la intensidad del entusiasmo crezca con la lejanía o la
indefinición personal y merme con la proximidad temporal.
Contrasta esta virtuosa práctica con el escaso sentido del relevo que nos anima cuando, al
comienzo de una responsabilidad nueva, tenemos que continuar una actividad en curso, circunstancia
en la que somos capaces de decidirnos a cambiarlo todo porque, pensamos, en un alarde de
suficiencia que ahora, a partir de ahora, las cosas se van a hacer como Dios manda; es decir, bien.
Ignoro si este es un pecado profesional más o menos ibérico o atañe especialmente a los
forestales. En cualquiera de los casos, esta apreciación, que puede considerarse inoportuna y hasta
impertinente, viene a colación para resaltar su eficacia letal en las actividades de seguimiento como
las que contemplamos, cuya eficiencia descansa fundamentalmente en la continuidad operativa y
metodológica.
Operativa sin matices y metodológica, entendida como prolongación del método, o cambio
substancial del mismo pero con un periodo suficiente de solape, de coincidencia entre lo que se deja y
lo que se introduce.
. Dejando esto de lado, procede revelar las señas de identidad de los antecesores de esta actividad de
“seguimiento intensivo, etc”. De una actividad, nueva solo hasta cierto punto, cuya innovación no
concierne tanto a su contenido y objetivos como a los términos de su formulación para adaptar y
ampliar los métodos de trabajo del pasado a las nuevas situaciones a las nuevas demandas y a las
nuevas herramientas.
Volviendo al contexto, hay que decir que el antecesor profesional es una parte del actual
contenido de la Sanidad y Protección Forestal. Disciplina, actividad u organización de vigoroso
desarrollo y gran eficacia en el presente, y que antes de comienzos del siglo pasado (léase XX) veía
diluido o integrado su quehacer e inquietudes en la técnica y práctica forestal en curso y su
fundamentación en la naciente disciplina forestal.
Para hacer un breve bosquejo de aquella singladura inicial, resulta más clarificador acudir a la
referencia de algunos forestales (ilustres o no) que a los anales de las instituciones que regían la
actividad de cuidar y proteger los montes. Los forestales del siglo XIX estuvieron ligados de modo
permanente a las primeras Escuelas de Montes de Villaviciosa y del Escorial, tanto como a los
organismos que regían sus funciones técnicas y administrativas dentro de una administración forestal
incipiente.
El debate de hondo y de prolongado alcance científico suscitado en torno a las propuestas
evolucionistas que se intensifica en el siglo XIX y el influjo del positivismo filosófico-científico
imperante, mantuvieron un ambiente propicio para un proceso de positivización de las ciencias
biológicas, proceso ya vigente en las de la naturaleza inorgánica; ambiente en el que se impone la
comprobación experimental, el establecimiento de los hechos y el conocimiento de las leyes que las
regulan. Muchos estudiosos y expertos forestales, hombres de ciencia sin duda, inmersos en ámbitos
culturales y académicos en los que se discutía o enseñaban disciplinas afines a la biología, algunos de
ellos comprometidos además en funciones y responsabilidades de gestión y conservación de recursos
naturales forestales, no permanecieron ajenos a la amplia controversia y se significaron como
evolucionistas o fijistas.
La atmósfera de crítica, debate y revisión conceptual y metodológica se vio agitada en alguna
medida por las previsibles consecuencias de la puesta en obra de políticas desamortizadoras que
impactaban plenamente en el “Corpus” de la propiedad forestal.
La filosofía que inspira el lema “SABER ES HACER”, adoptado en aquellas circunstancias, y
que permanece desde entonces en el frontis de nuestra Escuela, no parece ajena a la propuesta de que
“el fin del hombre es la acción, y de que la prueba última de lo que significa una verdad es la
conducta que está dicta o inspira” (PEIRCE) Se anticipa ¿acercándose o enfrentándose al
pragmatismo moderno?.
Este ambiente fue propicio para el ejercicio de la comunicación escrita que a través de artículos
y libros dejó sobria constancia de la visión de aquellos problemas y su trascendencia.
Y fue en este contexto histórico y cultural en el que se producen algunas publicaciones que,
amén de otros méritos, conservan la escena de los primeros pasos del neonato pensamiento, saber, (o
si se prefiere, hacer) forestal. Eso sí, asistido por conocimientos más consolidados de otras ciencias
básicas y por los conocimientos y experiencia de las correspondientes europeas más adultas y
avanzadas. Nuestro aprendizaje forestal hablaba francés y un poco de alemán
Los testimonios escritos están confinados en las revistas profesionales (Revista Forestal y de
Montes) y otras escasas publicaciones periódicas, o fueron recogidos en conferencias de entrada y
recepción en las Académicas de Ciencias y en informes técnicos de limitada difusión. En este
continente descansan o duermen los ideales y las inquietudes de nuestros forestales mayores, sin que
su descanso se vea turbado por una excesiva curiosidad de sus sucesores.
Así, por ejemplo, el impacto de la actividad industrial en la proximidad de áreas forestales y
arboladas y algunos de sus efectos nocivos, fueron descritos en un artículo de la Revista Forestal
publicado en 1869 por XERICA E IDÏGORAS. Los gases desprendidos por una fundición de
Rentaría son el objeto de este artículo pionero en España, en el que se recogen datos procedentes de
un monte en Harz (Alemania) afectado por contaminación de plomo sobre pino silvestre y abetos.
Contiene una de las primeras referencias a los efectos de la contaminación por derivados del S (ácidos
sulfuroso y sulfúrico) sobre el bosque, de tanta actualidad.
Con el amplio campo de la Entomología General y Aplicada como marco y soporte científico
de la ‘lucha’ contra plagas de insectos, los ingenieros de montes del siglo XIX anticiparon
conocimientos técnicos y normas prácticas de actuación de los que también queda memoria, más que
en publicaciones, en informes.
El convencimiento de que era necesario desarrollar una activa labor de conservación y
protección de la naturaleza aparece bastante claro y explícito en la obra MACEIRA.
Los trabajos para defender los campos y los montes de los estragos de las plagas de insectos,
contaron con los conocimientos entomológicos de MACEIRA. Quién hizo valiosas aportaciones en
el estudio de la mariposa llamada “bugo”, un lepidóptero (Tortrix viridiana, Dup) que hacía estragos
en los robledales y encinares de Zamora y Salamanca. Estudio que abarca aspectos anatómicos,
taxonómicos y bioecológicos de este insecto y de otros muchos que atacaban los alcornocales de
Extremadura y Castilla la Vieja.
Un aspecto destacado de los trabajos de MACEIRA es la atención que presta a los enemigos
naturales y parásitos…, preludio de lo que se conoce como “lucha biológica”, de tanta trascendencia
posterior y actual. MACEIRA sabía y escribió también sobre parasitismo en general.
Otra nota relevante de las obras de MACEIRA, es el énfasis sobre la importancia de las aves
en el control de las poblaciones de insectos, de lo que es un excelente ejemplo su obra titulada:
“Beneficio de las aves insectívoras” premiada por la Sociedad Protectora de los Animales y de las
Plantas, en un concurso al que acudió con el lema: El hombre tiene, en el reino animal, un amigo: el
perro; un aliado: el pájaro.
Escribió sobre la actividad y voracidad insectívora de pícidos, rapaces, zancudas y una multitud
de pájaros y pajarillos; así como sobre las características de sus presas preferidas y su capacidad
potencial de destrucción de insectos.
Su contribución al conocimiento de la conducta de los insectos puede considerarse precursora
de la Etología.
En la misma línea de valoración de la función de las aves insectívoras, insisten con gran acierto
los trabajos de CASTELLARNAU y LLOPART (1910). Un solo herrerillo (Parus caerulens) dice
Castellarnau, consume diariamente huevos equivalentes a 24000 mariposas de un insecto defoliador
que asola los pinares de la sierra de Guadarrama, y una familia de herrerillos destruye anualmente 24
millones.
Hoy puede parecernos triviales estas manifestaciones, que hemos de valorar desde la
mentalidad de una población mayoritaria de campesinos de hace un siglo, y de nuestras propias
miserias actuales de cazadores y predadores impenitentes.
PARADA y BARRETO con su Historia de la Entomología, MUÑOZ DE MADARIAGA en su
estudio sobre el oidio del roble y los daños causados por los cinípedos y ROMERO GIL-SANZ con
su Cnethocampa y Pythiocampa Dup y Liparis chrisorreha (1877) son nombres propios que hay que
recordar en el campo de las plagas y enfermedades, nombres destacados de un grupo que se adentró
en el campo de la biología y de lo que hoy denominamos ecología, con decisión y acierto.
En el seguimiento y estudio de la lagarta (Bombix dispar, Lat) en EEUU, ofrece BREÑOSA DE
TEJADA (1915) un relato singular sobre los efectos catastróficos producidos en EEUU por la
multiplicación de este insecto a partir de algunos huevos llevados desde Francia por un naturalista en
1869, encadenando una serie de procesos cuya trascendencia obligó a la intervención del Congreso de
los Estados Unidos. La utilización de enemigos naturales y parásitos de la “lagarta” que fueron
importados de otros países constituye un episodio de lo que suele llamarse lucha biológica en la
erradicación (ayer) o en el control (hoy) de las plagas.
No fue solamente en lo que concierne a plagas y enfermedades y a los efectos puntuales de la
contaminación atmosférica sobre la salud de los bosques, en lo que se implicaron a través de la
observación, la experimentación, el estudio y la acción para proteger y defender los bosques, los
forestales del siglo XIX. Por el contrario, aparte de monumentales aportaciones en el campo de la
Botánica (LAGUNA y otros) se llevaron a cabo estudios rigurosos sobre algunos procesos básicos,
como la descomposición de las rocas y la formación del suelo (MUÑOZ DE MADARIAGA, 1875) y
sobre procesos funcionales como la descomposición de la hojarasca y su influencia en la producción
forestal (BREÑOSA, 1905); se hicieron análisis detallados, en los que se reproducen los resultados
numéricos de la obra de Ebermayor (ESCOSURA, 1879), sobre la formación, propiedades y clases de
humus (ARRILLAGA, 1869) que introduce los resultados experimentales de SAUSURE, MULDER
y HARTIG. La influencia, de la composición química del suelo en la vegetación del castaño
(SEREIX, 1884) y la transpiración de las plantas o la temperatura del árbol (SEREIX, 1985) nos
introducen en el campo de la fisiología y la climatología (ESCOSURA, 1872).
Dejaron reiterados testimonios y llamadas de atención sobre el deterioro de los campos y de
los montes, sobre la influencia del arbolado (HOCEJA, 1882), sobre los efectos de la despoblación
forestal (BREÑOSA, 1915) y sobre la interdependencia monte-clima-suelo (DEL CAMPO M.,
1895) .Todos ellos brotan de la inquietud ante la degradación en marcha en nuestro entorno natural.
No podían permanecer impasibles estos forestales pioneros, al contemplar el brutal
arrasamiento de la cubierta arbórea de la penillanura, que al igual que hoy, expresa el resultado de un
hostigamiento secular del habitante de la meseta y de las reiteradas incursiones del visitante nómada y
trashumante equipado, sino armado, de la eficaz desbrozadota de sus ganados .Doblegando la tenaz
resistencia de comunidades vegetales endurecidas, después del hielo de las glaciaciones, por la
crudeza de las alternancias climáticas y del fuego.
Si se aproxima a la verdad aquella visión de una cubierta primigenia de fagales, dominio de
robles, encinas y alcornoques, protegida en sus flancos más abruptos por un diversificado cortejo de
matorrales xerófilos y frugales de la flora mediterránea y en las brechas esteparias por herbazales
resistentes y continentales; si existió alguna vez ese dosel que permitía al simio del estrecho
tranquilas excursiones, hay que reconocer que la máquina de demolición ha sido un prodigio de
eficacia debastadora.
2.
EL SEGUIMIENTO DE LA SALUD DE LOS MONTES EN EL SIGLO DE
CONSOLIDACIÓN DE LA SANIDAD FORESTAL, SIGLO XX
“De la erradicación al control de las plagas”
A lo largo del siglo XX la sanidad y la protección forestal consiguen un nivel de eficacia
sorprendente; haciendo frente a los serios desafíos que plantea el mantenimiento de la salud y vigor
de las maltrechas masas forestales españolas.
La salud o estado de salud estaba ligado a la identificación y control de tres grupos de agentes
clásicos:
•
•
•
plagas, producidas por organismos animales
enfermedades, causadas por hongos y otras especies vegetales
factores abióticos, como el clima, las catástrofes
Faltaba a principios de siglo una estructura administrativa y una organización funcional estable
que centralizase la actividad. Pero no fueron ni el logro de esta organización, que se consolida pasada
la primera mitad del siglo (con desajustes producidos a finales), ni la dedicación de mayor cuantía de
recursos públicos, las condiciones suficientes para explicar el éxito indiscutible de la sanidad, éstas
fueron condiciones necesarias pero no suficientes.
Las razones profundas de este acierto se encuentran en el ámbito de las ideas de los conceptos y
del conocimiento técnico y científico y en el prudente y sostenido proceso de incorporación de los
mejores conocimientos al análisis, al método y a la acción.
La trasformación se operó merced al concurso de equipos humanos, brigadas, comandos, o
como quieran llamarse, por medio de los cuales el análisis y la acción se coordinaron en un mismo
escenario, en el espacio que va del despacho al monte pasando por el laboratorio en conexión
permanente.
El edificio de la sanidad forestal se construyó sobre la base de la idea sobre el monte que figura
en los “apuntes” de cualquier ingeniero de montes.
Muy lejos de la escena que oculta el bosque tras el primer plano de una formación de árboles; el
bosque, el monte, como sistema complejo o sistema de sistemas organizados, está integrado por una
serie de comunidades de vegetales y animales. Un mosaico de comunidades vegetales que
permanecen ligadas al territorio con escasa capacidad de desplazamiento integradas por poblaciones
de especies ecológicamente afines cuya composición y estructura depende básicamente de las
condiciones físicas y ambientales (en especial de las condiciones climáticas).
Esta limitada facultad de desplazamiento contrasta con la intensidad dinámica de su actividad.
La afinidad de sus preferencias ecológicas y la oportunidad histórica, o posibilidad de instalación en
un determinado territorio, explica la composición específica primigenia. Pero esta composición
específica y también su estructura (entendida como conjunto de interrelaciones entre sus
componentes) se han visto modificada por la intervención del hombre.
Al conjunto de comunidades vegetales, al componente vegetal, del bosque o vegetación, le
corresponde la función básica de captar a través de la fotosíntesis la energía que mantiene la actividad
del sistema bosque. El componente animal, conjunto de comunidades animales, o fauna, puede
disfrutar de una mayor capacidad de movimiento en el territorio que comparte; pero esta facultad está
controlada por una estrecha dependencia funcional, ya que la energía que necesita la fauna procede de
la vegetación.
Considerada en su conjunto, la dependencia es recíproca puesto que la vegetación necesita
nutrientes para funcionar y renovar sus órganos; nutrientes cuya disponibilidad está controlada
directamente por un estrato de las comunidades animales que suele denominarse descomponedores,
que libera los nutrientes de la biomasa a la vez que se nutre y desarrolla.
Este grupo de descomponedores necesita, a su vez, alimentarse de otro estrato de la comunidad
de animales vegetales o desperdicios de su actividad; denominándose consumidores a este segundo
estrato. Y este segundo estrato reproduce el proceso y dependencia de un nuevo grupo de
consumidores, hasta que uno o varios estratos (herbívoros) se alimentan directamente del estrato de
vegetales productores primarios. El proceso global da lugar a una serie de circuitos de
nutrientes, que se abren y cierran para acumular y desacumular materia orgánica viva y desperdicios
en el sistema y generar un flujo de energía, que se aprovecha en parte y en parte se disipa o degrada
en forma de calor.
La cadena alimentaria o trófica se complica a modo de red, estableciendo una interdependencia
y un sistema de relaciones que pone a cada uno en su sitio a nivel de especie; de forma que cada
función acaba siendo realizada por aquella especie que lo hace mejor, adjudicándose una ‘profesión’
o nicho ecológico dentro del sistema. Esta suerte de división del trabajo se produce de acuerdo con un
rígido principio denominado principio de la exclusión competitiva de Gause, según el cual no pueden
coexistir dos especies con nichos idénticos. De ahí que la probabilidad de que dos especies tengan
nichos iguales es la probabilidad de que sean filogenéticamente afines.
La extrema rigidez del principio de Gause se relaja a través de la especialización; es decir, con
la existencia de muchos nichos o profesiones cuya diferenciación puede ser espacial (distribución,
hábitat, localización en el sistema), funcional (posición en la red alimentaria) o de comportamiento
(nodo de vida como depredador, competidor, etc); de modo que los mecanismos de exclusión entran
en juego cuando se produce un solapamiento completo de la función.
Una consecuencia del principio de exclusión es que la presencia de una especie en una
localización determinada, se produce porque existe una razón para ello que tiene que ver con la
competencia o falta de competencia.
“Lo que existe, existe porque ha superado alguna clase de selección. Superar una selección
significa superar una prueba de compatibilidad con el resto de la realidad. Equivale a ganar una
baza de permanencia” (dice WAGENSBERG (2004) nada sospechoso si no nos fiamos del
determinismo de SPINOZA) Un corolario importante al analizar el fenómeno ‘plaga’ o enfermedad
La acción del hombre modifica la composición y estructura de las comunidades y las
comunidades modificadas, u originadas por causa antropógena, tienen un grado de estabilidad menor,
variando su composición y estructura al variar el carácter o intensidad de la acción.
Para conocer un bosque y entender lo que sucede allí no basta con distinguir las unidades o
identidades que lo integran; es preciso, además, descubrir las relaciones estructurales o dinámicas que
vinculan las comunidades entre sí y con el medio físico. Se suele afirmar que la estructura y el
funcionamiento propios del todo no se deducen de la suma de las partes consideradas separadamente.
Este es un principio de gran predicamento en el análisis de lo que suele denominarse sistemas
emergentes.
Pensando en volver sobre este último punto, dejamos las cosas así, quedándonos simplemente
con la constatación de que en el bosque no existen sólo árboles, aunque los árboles tienen una
importancia singular en estos sistemas (TERRADAS, 2000), pero que muchas veces, según el dicho
popular, no nos dejan verlo.
Existen árboles y formaciones o agrupaciones arbóreas sí; pero existe mucho más, existe sobre
todo actividad y vida en múltiples formas de expresión y variadas dimensiones. El bosque, el monte,
está integrado por muchos protagonistas vivos que desarrollan simultáneamente su actividad dentro
de un espacio común o medio físico. Manifestando su actividad individual y colectivamente,
constituyendo poblaciones de especies y comunidades interespecíficas de composición y estructura
enormemente diversas. Individuos de especies del reino animal y vegetal conviven o cohabitan,
sedentes unos y con distintas capacidades de desplazamiento las otras.
Son bosque, porque forman parte activa de él: los recios y solemnes robles, las frágiles
mariposas, las regias encinas, los huidizos corzos, las premiosas hormigas, las seductoras
madreselvas, los ruidosos grillos, las codiciadas o venenosas setas, los denostados pinos, los agresivos
lobos y zarzas, los tenebrosos escarabajos, las sumergidas y laboriosas, los exóticos líquenes.
Ah, se nos olvidaba, otros molestos insectos y los ruidosos y alegres pájaros y todo un numeroso
etc.
Todo ese variopinto conjunto o conjunto de conjuntos de animales y plantas que llamamos
‘biocenosis’, es bosque.
Ni la actividad individual, ni la actuación conjunta y colectiva son independientes, sino que
están fuertemente relacionadas de grado o por la fuerza, para desarrollar ciclos de vida individuales,
colaborando o enfrentándose para asegurar la reproducción y el crecimiento los individuos y las
poblaciones. Como si el continuo y prolongado ensayo de convivencia o de lucha por sobrevivir
hubiese generado una actividad conjunta y armónica que optimiza, vaya usted a saber cuántas
magnitudes termodinámicas, después de expulsar implacablemente a los que no sirven.
Un punto de partida del desarrollo de la Sanidad Forestal es la aceptación de hecho de que el
monte, el bosque, es un conjunto complejo de entidades y procesos en el que entra todo, incluso los
agentes que llamamos nocivos y por ello también las plagas; porque es un sistema complejo, abierto,
sin puertas.
Estrujando la metáfora y a riesgo de liarlo más que aclararlo, se puede decir que en esta actitud
el “sanador” entra en el monte dejando la puerta abierta al presunto “dañador”, alejándose del
empecinamiento de expulsarlo, de erradicarlo. Obsesión que reflejan las consignas del pasado
inmediato a pesar de su esterilidad porque es un objetivo imposible.
La aproximación al agente nocivo para conocerlo desde un punto de vista científico existe
naturalmente desde siempre, aproximación o contacto del entomólogo al insecto, o del fitopatólogo al
hongo, considerados como seres vivos de determinadas especies y por lo tanto objeto de estudio
desde la disciplina científica adecuada.
Pero el cambio de actitud que reseñamos significa que no entramos en casa del “dañador” para
robar los secretos del enemigo, sino para conocer al amigo, todas sus singularidades y maravillas
biológicas, para establecer con él una tregua indefinida que lo convierta en aliado, antagonista en
muchos aspectos, pero no enemigo a muerte. Porque el monte es de los dos y sin cualquiera de los dos
será algo muy diferente de lo que es .Y con la consideración de aliado no nos referimos al común
empeño destructivo que nos hermana, porque el hombre en esto de destruir el bosque puede dar
lecciones al agente más agresivo.
En este cambio de actitud, el objetivo de erradicar la plaga se transforma a en otro más modesto
pero menos utópico, cual es el de controlarla. Y la tarea de controlarla empieza por el principio; por la
tarea de conocerla.
En el conocimiento de las plagas, de la naturaleza vida y costumbre de los individuos que la
integran, es una etapa fundamental el estudio de las poblaciones. Fase más que inmediata, simultánea
a la de conocimiento de su ciclo biológico, que es un pliegue fino del retorcido laberinto que recorre
el desarrollo de una población. Desarrollo que, para mayor complicación, se produce en presencia de,
y en lucha con, otros colectivos o poblaciones, para cada una de las cuales, las otras forman parte de
su medio o ambiente.
Para cada población las comunidades restantes, el medio ambiente físico y, en definitiva, el
resto del bosque, conforman lo que se denomina resistencia o capacidad del medio que es un límite la
expansión y desarrollo de su potencial biológico.
El conocimiento de los ciclos biológicos de prácticamente todas las especies que son o pueden
ser una plaga para nuestros bosques, incluidas aquellas que se relacionan con las anteriores positiva o
negativamente, fue un objetivo plenamente conseguido por nuestros servicios de sanidad y protección
forestal.
El conocimiento de los parámetros poblacionales y de los factores ecológicos que los controlan,
imprescindible para prever la evolución de las poblaciones, las tendencias y las fluctuaciones, se
apoyó en los principios básicos de la Sinecología, ciencia ecológica de las poblaciones y comunidades
de los seres vivos y de los efectos que los factores ambientales, bióticos y abióticos ejercen sobre
ellos. Y de regreso, digamos, los hallazgos y resultados obtenidos constituyen en nuestro caso una
aportación valiosa a esta ciencia y a la Ecología en general.
Este conocimiento fue una aportación relevante, dado que el estudio de las poblaciones y de las
comunidades incluye las relaciones intraespecíficas e interespecíficas cuyo alcance penetra en el
núcleo de la ecología, en el análisis de las cadenas tróficas y del equilibrio y estabilidad.
Es precisamente el concepto de equilibrio, contemplado desde el enfoque de la dinámica
poblacional, uno de los faros que iluminaron las estrategias de actuación para reducir y controlar los
efectos de las plagas. Orientando estas estrategias hacia el reestablecimiento de los equilibrios
alterados por perturbaciones extremas (clima, medidas selvícolas, etc.) o internas (inherentes al
desarrollo de la población de la competencia con otros agentes, etc.).
La compleja interacción entre todos los componentes activos del bosque, que puede conducir al
equilibrio o romperlo, incluye el efecto directo y las reacciones de las actividades selvícolas o de
cualquier acción antrópica voluntaria y reglada, involuntaria y errática. De ahí que las actuaciones de
prevención, saneamiento y conservación afecten a todas las actividades desarrolladas en el monte y en
su entorno.
En el núcleo central de sus actividades está el seguimiento de las alteraciones y perturbaciones
experimentadas por los ecosistemas forestales, resultantes de la presión de los agentes y factores
clásicos. Cualquier otro tipo de alteración afectará a los mismos componentes y procesos y por eso su
seguimiento debe añadirse o integrarse en el mismo núcleo de actividades.
Hemos asistido a lo largo del siglo XX a uno de los giros que se dicen copernicanos en el
enfoque de la lucha por la salud del bosque que se puede resumir como
Paso del objetivo de exterminar o erradicar al de controlar
En la estrategia de control es un aspecto sustantivo la interiorización de los procesos y la
utilización de mecanismos internos de retroalimentación y de procesos endógenos para reestablecer
equilibrios dinámicos en el conjunto. La lucha biológica favoreciendo, de forma prudente, a los
agentes antagónicos del dañador; la actuación sobre los factores del potencial biótico, como la
relación de sexos y la fertilidad, son instrumentos que cuidadosamente utilizados pueden reducir las
acciones más drásticas, como tratamientos químicos, a otras acciones menos discriminantes .
En sentido, en cierto modo contrario se acude a un proceso de externalización del problema
cuando se introducen elementos pertenecientes al potencial biótico de poblaciones que actualmente no
ocupan un nicho en el ecosistema objeto de protección; como es el caso de introducción de un agente
de lucha biológica ajeno.
A veces el equilibrio no se encuentra dentro de los límites de subsistema bajo consideración y es
necesario ascender en la jerarquía hasta el escalón anterior. Esto sucede en el caso de una plaga que
procede del entorno.
“En los sistemas reales, además de la energía que se recibe de la radiación y se utiliza en la
fotosíntesis, hay una energía que es eficaz.... En consecuencia nuestro sistema puede hallarse
acoplado a otro, y este acoplamiento es posible que sea más importante si hay un intercambio entre
ambos en forma de nutrientes o de organismos” (MARGALEF, 1968). En estos sistemas acoplados
cada miembro se hace inestable y no puede ser comprendido sin considerar el sistema más amplio en
el que se halla inserto.
Antes de presentar el escenario en el cual se produce la amplificación del seguimiento por
emergencia de otros factores de perturbación, añadiremos algunas consideraciones sobre los rasgos
del método actual.
Existen situaciones excepcionales de emergencia en el desarrollo y propagación de plagas y
enfermedades que hacen necesarias acciones y campañas intensivas; pero las técnicas de prevención y
control, basadas en el conocimiento del ciclo de desarrollo vital de los agentes, permiten optimizar la
relación daño/respuesta, no necesariamente en un año sino en ciclos de varios años. El esquema
general denominado luchada integrada, inicialmente aplicado a las plagas agrícolas, fue incorporado
al ámbito forestal con prudentes adaptaciones capaces de discriminar el daño crudamente económico
del daño ecológico.
Se presta atención no sólo a la cuantía de la producción principal sino también al mantenimiento
de los equilibrios que afectan a la integridad de las múltiples cadenas tróficas que sostienen la
vitalidad del ecosistema forestal. En el mantenimiento de esa vitalidad no es relevante únicamente la
evolución de los componentes de mayores dimensiones como la masa o estrato arbóreo, fuente o
reserva de la producción principal (madera); sino también, y sobre todo, el mantenimiento de
componentes menores que integran poblaciones y comunidades vivas de flora y fauna, más o menos
visibles; pero que constituyen el soporte básico para la persistencia del conjunto.
El catálogo de medidas y prácticas utilizadas en la lucha contra plagas tiene en cuenta el papel
relevante de las innumerables habitantes vivos que pueblan un bosque y que, a simple vista, pueden
considerarse superfluos innecesarios o nocivos; pero que no lo son y por lo tanto hay preservarlos de
destrucción. Hasta el punto de que el enemigo, el presunto enemigo, puede acarrear más daños al
erradicarlo totalmente que manteniéndolo bajo control.
En este paisaje y en el escenario de una sanidad bien organizada como la que nos ocupa, de
forma habitual en un lugar concreto un individuo o un grupo de árboles reclaman atención por
síntomas de una anomalía funcional (debilitamiento, pérdida de hojas, decoloración de la copa, etc.),
entonces los servicios de vigilancia reconocen al paciente, identifican el daño y al agente que lo
produce que permanece en el lugar o ha dejado sus huellas; se hace el diagnóstico, se aplica la dosis y
se reduce el agresor.
Si se excluyen los efectos producidos por accidentes naturales y catastróficos o por la actuación
desafortunada del hombre, los desafíos que se plantean a una sanidad forestal con base científica y
técnicamente avanzada se circunscriben fundamentalmente la conocimiento de la interacción de lo
componentes o grupos funcionales del ecosistema que compiten y colaboran al mismo tiempo,
obligados por su fijación a un mismo espacio y por compartir cadenas trópicas disputando los
recursos disponibles en un área de influencia.
La eficacia de los métodos de prevención, saneamiento y recuperación de la salud de los
bosques está condicionada al conocimiento de los procesos funcionales del ecosistema en su
integridad; dado que agentes agresores y componentes afectados pertenecen a alguno de los
compartimentos y niveles tróficos. Depende, por eso, dicha eficacia del conocimiento de los ciclos
biológicos de las especies y de las leyes de crecimiento de las poblaciones y de las condiciones de
estabilidad y equilibrio de las comunidades en las que se integran. De estos conocimientos en primer
lugar, y también de una intervención adecuada capaz de evitar procesos desestabilizadores.
Un cuerpo de doctrina fundado en estos conocimientos y en los de otras disciplinas forestales,
un método de trabajo riguroso y contrastado y una organización operativa adecuada permitió hacer
frente y resolver los problemas de salud de los montes españoles hasta bien superadas las tres cuartas
partes del siglo XX.
Interesa destacar, en resumen, que el concepto de salud y estado de vigor de los bosques ha
evolucionado hacia una comprensión integral de todos los componentes o grupos funcionales, y que
los eventos de la sanidad forestal aplicada se caracteriza hasta bien andado el siglo XX por:
- La identificación del agente responsable del daño en los desequilibrios o enfermedades
de origen biótico, y del factor (o accidente natural o antrópico) causante del deterioro se
trata de causa abiótica.
- La localización en ambos casos del foco o focos originarios y la posibilidad de definir el
área de emergencia y propagación del proceso de deterioro o enfermedad.
- La existencia de una correspondencia clara entre los agentes y los daños producidos.
Este cuadro se mantiene hasta más allá del horizonte temporal señalado; pero simultáneamente
aparecen otras manifestaciones de debilitamiento e incluso muerte de áreas de extensión considerable
cuya sintomatología no se ajusta al esquema anterior; y que justifican la denominación general de
declive o muerte del bosque.
“De la enfermedad a la muerte del bosque”
Un nuevo tipo de daños de sintomatología diferente de la anterior, hizo su aparición en los
bosques europeos, caracterizándose por:
- procesos de decaimiento de amplias superficies, con focos puntuales y zonas cuya
vegetación languidecía lentamente
- falta de agentes causales claramente definidos de los daños que aparecen enmascarados
por la presencia de organismos dañinos secundarios o semiparásitos que no pueden
considerarse como responsables primarios
- gran extensión de las áreas afectadas con sintomatología muy diversa y procesos
degenerativos no uniformes en el área dañada
Coincidiendo en un incremento del interés de la población por la importancia ambiental de los
bosques en la década de los 70 muchos bosques de Europa presentaban síntomas de este tipo.
La expresión Muerte del Bosque (Forest decline en inglés y Waldsterben en alemán) se
difundieron a partir de 1980 para referirse a este fenómeno de decaimiento generalizado del
bosque. La expresión refleja con precisión la naturaleza y dimensión del problema. En efecto, el
proceso desarrollado no corresponde a la depresión de una parte de la comunidad vegetal causada por
el hiperdesarrollo de otras comunidades bióticas, sino a un deterioro generalizado, grave y difuso de
multitud de especies vegetales; sin que algunas especies fueran preferentemente o más intensamente
afectadas, mientas que se producían sintomatologías diferentes entre individuos de una misma especie
situados en estaciones silvícolas diferentes.
Los rasgos comunes más llamativos eran en general la defoliación o pérdida anormal y
generalizada de hojas y acículas que permanecían en los árboles.
Un análisis más próximo permitía distinguir crecimientos anómalos o desordenados del vegetal,
reducción del volumen del sistema radicular y proliferación de brotes adventicios y fructificaciones.
Otro rasgo era el aspecto senil de árboles jóvenes afectados, antes de su muerte (nidos de
cigüeña, ramas secas, invasión de líquenes en ramas y troncos) y un acelerado proceso de
debilitamiento.
La extensión a grandes superficies de Europa y América del Norte a lo largo de la década de los
ochenta, con áreas afectadas de suelo, clima y métodos selvícolas diferentes, hacían muy difícil la
tarea de encontrar una explicación valida para este fenómeno generalizado, con ritmos muy distintos
en la progresión de los procesos degenerativos (ya que unas veces se producía la muerte rápida y otras
el arbolado sobrevivía en mal estado durante mucho tiempo con episodios de recuperación parcial a
medio plazo).
La dimensión del proceso provocó un esfuerzo internacional de investigación para determinar
las posibles causas, dado que no podía atribuirse a un único agente la extensión y variabilidad de los
estomas y efectos.
Entre 1980 y 1990 fueron sugeridas diferentes hipótesis (SHÜTT et SCHUCK, 1986).
Entre ellas cabe mencionar en primer lugar la hipótesis de infección, una prolongación de la
causalidad de agentes bióticos, en este caso patógenos (virus, viroides, microplasmas, hongo, riketsias
y organismos desconocidos). Esta hipótesis hay que descartarla como causa principal por la falta de
sintonía entre su capacidad y la rápida propagación de daños de este tipo por toda Europa.
La hipótesis de una malnutrición generalizada, provocada por el agotamiento de la fertilidad de
los suelos, sometidos a una sobreexplotación; tropieza con el hecho de la aparición de fenómenos de
esta naturaleza lo mismo en suelos de gestión intensiva que en suelos de reserva. Tampoco puede
explicar este fenómeno generalizado la hipótesis de una gestión forestal equivocada, que impulsó la
creación de áreas de repoblación artificial con masas monoespecíficas; porque su efecto negativo no
alcanza la dimensión del fenómeno observado.
Descartando los agentes bióticos y las consecuencias de una mala gestión como primera causa,
quedan las modificaciones del medio físico como posibles responsables. Entre estas modificaciones
se sugirió el efecto de las ondas electromagnéticas generadas por radares y sistemas de comunicación,
sin que se haya podido encontrar ninguna prueba concluyente que respalde esta hipótesis siguiera a
nivel local. Quedan por tanto las ‘ondas’ desechadas y exculpadas en este caso, como en otros, hasta
ahora.
Las dos hipótesis de más alcance, la contaminación atmosférica y los cambios climáticos,
quedan por lo tanto como grandes responsables del deterioro de los bosques.
3.
SEGUIMIENTO EXTENSIVO DEL ESTADO DE SALUD Y VIGOR DE LAS MASAS
FORESTALES
“De la enfermedad a la muerte del bosque”
Los fenómenos de decaimiento generalizado del bosque en Europa y las incertidumbres
existentes acerca de las causas que los desencadenan y mantienen, impulsaron un programa
cooperativo a nivel europeo: El Programa de Cooperación Internacional para la Evaluación y
Seguimiento de los efectos de la Contaminación Atmosférica en los Bosques (ICP-Forests).
Desde este Programa paneuropeo y desde el Esquema sobre Protección de los Bosques contra la
Contaminación Atmosférica de la UE, se lleva a cabo el seguimiento del estado de los bosques en 36
países.
Una red de parcelas con centro en los vértices de una malla cuadrada de 16 km × 16 km que
están situados en área forestal, sirve de soporte para el desarrollo del Programa. En España se
proyectan 620 parcelas según un esquema de muestreo sistemático con arranque aleatorio,
constituyendo la base territorial de nuestra participación en el denominado Nivel I.
Este seguimiento extensivo (Nivel I) se desarrolla a través de las siguientes observaciones,
mediciones, muestreos y análisis:
3.1.
Evaluación anual del estado de las copas
El muestreo transnacional tiene por objeto documentar la distribución espacial y la evolución
del estado de los bosques a nivel europeo. Para ello se realiza un seguimiento a gran escala del estado
de la copa de los árboles evaluando una serie de parámetros de estación en las parcelas de muestreo
situadas en la red transnacional de parcelas de 16 × 16 km.
Muestreos nacionales. Los muestreos nacionales tienen por objeto describir el estado de los bosques y
su evolución en el país de que se trate y, por tanto, se basan en cuadrículas nacionales cuya
densidad varía entre 1×1 km y 32×32 km en función de las diferencias en la superficie forestal,
la estructura de los montes y la política forestal.
Selección de árboles tipo. En cada parcela de muestreo de las redes de muestreo nacionales y
transnaciona1es se seleccionan al menos 20 árboles tipo con arreglo a procedimientos
normalizados. Pueden elegirse como árboles tipo los árboles predominantes, dominantes y
codominantes (con arreglo al sistema KRAFT) de todas las especies que tengan una altura
mínima de 60 cm y no sufran daños mecánicos importantes.
Parámetros de evaluación y presentación de datos. En cada parcela de muestreo se evalúa la
decoloración y la defo1iación de los árboles tipo en comparación con un árbol de referencia con
el follaje completo. Si no se puede hallar un árbol de referencia cerca de los árboles tipo, se
pueden emplear guías fotográficas adecuadas para la región que se esté estudiando.
Los resultados de la defo1iación se expresan en intervalos del 5% en el muestreo transnacional,
mientras que en los muestreos naciona1es se utiliza la clasificación tradicional (Cuadro 3.1.).
Los cambios en la defoliación y decoloración imputables a la contaminación atmosférica no
pueden distinguirse de los causados por otros factores. Por lo tanto, en los resultados se incluye la
defoliación debida a otros factores, aunque deben consignarse las causas que se conozcan.
Cuadro 3.1. Clases de defoliación y decoloración con arreglo a la clasificación de la CEPE y de la
UE.
Clase de
defoliación
Pérdida de
acículas/hojas
Grado de defoliación
0
1
2
hasta el 10 %
>10-25 %
>25 -60%
ninguno
ligero (fase de alerta)
moderado
3
4
>60 -<100%
100%
grave
árbol seco
Clase de
decoloración
Follaje
decolorado
Grado de decoloración
0
1
2
3
4
hasta el 10 %
>10-25 %
>25 - 60 %
>60%
ninguno
ligero
moderado
grave
árbol seco
En las parcelas del muestreo transnacional se evalúan otros parámetros además de la defoliación
y la decoloración. En el muestreo transnacional sobre el estado de la copa se obtiene la información
de cada parcela de muestreo: país, número de parcela, coordenadas, altitud, orientación,
disponibilidad de agua, tipo de humus, tipo de suelo (opcional), edad media del piso dominante,
número de árboles, especies, observaciones sobre daños fácilmente identificables, fecha de la
observación.
A fin de tener en cuenta un cierto grado de variación natural, los árboles con una defoliación de
hasta el 25% se consideran “no dañados”. Una defoliación del > 10 - 25% corresponde a una
"situación de alerta". Por lo tanto, en este informe sólo se ha hecho, en muchas ocasiones, una
distinción entre las clases de defoliación 0 y 1 (0 a 25% de defoliación), por un lado, y las clases 2, 3
y 4 (defoliación superior al 25%), por otro.
Las clases 2, 3 y 4 incluyen los árboles con una defoliación considerable, y que, por tanto, se
consideran "dañados". A semejanza de los árboles tipo, los puntos de muestreo se consideran
"dañados" si la defoliación media de sus árboles (expresada en porcentaje) corresponde a la clase 2 o
superior. En caso contrario, el punto de muestreo se considera "no dañado".
3.2.
Estudio del estado de los suelos (cada 10 años)
Cambios inducidos en el suelo por la contaminación atmosférica. La finalidad del estudio
transnacional de suelos a gran escala es evaluar parámetros básicos de la situación química del
suelo y de aquellas propiedades del suelo que determinan su sensibilidad a la contaminación
atmosférica. Con este fin, los centros nacionales de coordinación (CNC) llevaron a cabo tomas
de muestras y análisis de suelos. ICP Forests, en colaboración con la CE y el Instituto Flamenco
de Ordenación Forestal y de la Caza, creó un Centro de Coordinación de los Suelos de los
Bosques (CCSB) en la Universidad de Gante, que lleva a cabo la tarea de procesar los
resultados sobre el estado de los suelos.
El "Manual sobre métodos y criterios para la armonización de la toma de muestras, la
evaluación, el seguimiento y el análisis de los efectos de la contaminación atmosférica en los
bosques" del ICP contiene métodos de referencia para la toma de muestras y el análisis de
suelos forestales en las parcelas de observación de Nivel I. Los métodos nacionales pueden
diferir de los de referencia.
Toda incorporación de contaminantes a los suelos, es decir, de compuestos que puedan afectar
negativamente al funcionamiento de éstos, puede considerarse contaminación de los suelos. Los
suelos tienen, entre sus funciones principales, el crecimiento de las plantas y la función
ecológica, uno de cuyos aspectos importantes es su contribución al ciclo de elementos.
La mayor parte de los suelos tiene cierta capacidad amortiguadora, de manera que los efectos
nocivos tardan cierto tiempo en manifestarse. La capacidad amortiguadora de los suelos puede
definirse como la capacidad para que los contenidos de los distintos compuestos puedan seguir
incrementándose sin provocar efectos negativos. Algunos compuestos potencialmente
peligrosos, como son Cu y Zn son también elementos imprescindibles para el buen
funcionamiento del ecosistema y tienen efectos positivos en niveles de concentración bajos. La
capacidad amortiguadora es función de la naturaleza del contaminante y de las propiedades
edáficas y las condiciones del medio.
La pérdida de vitalidad de los bosques europeos puede deberse a la continua incorporación de
contaminantes atmosféricos. Además del efecto directo de los contaminantes gaseosos
(deposición seca) y solutos (deposición húmeda) sobre acículas y hojas, la contaminación
atmosférica puede afectar a los bosques de manera indirecta a través de cambios en el suelo.
Los principales contaminantes atmosféricos son SO2, NOx, O3 y NHy. Los depósitos de H y
H2O2 de niebla y nubes bajas pueden ser considerables les en estaciones de altitudes altas.
Métodos. La caracterización edáfica incluye, como mínimo, un estudio de perfil detallado y se lleva a
cabo antes de iniciar las mediciones del suelo. Así puede obtenerse información general sobre el
suelo que contribuye a una mejor interpretación de los otros datos recogidos en la parcela. La
clasificación de los suelos de las parcelas de estudio debe realizarse obligatoriamente con
arreglo a la nomenclatura de la FAO (FAO Soil Legend, 1988).
La zona de muestreo se selecciona en una parte homogénea de la parcela de estudio. La toma de
muestras debe realizarse en un suelo que sea representativo de la masa forestal de la parcela de
estudio.
La capa orgánica superior es objeto de una toma de muestras distinta. Se distinguen los
horizontes O y H, definidos según las directrices de la FAO para la descripción de suelos.
En primer lugar, se elimina la hojarasca y, a continuación, se toman muestras del suelo mineral
de cada horizonte genérico o de capas de una profundidad previamente determinada. Se utiliza
el método de capas de profundidad determinada, ya que facilita la comparación entre suelos. De
cada - capa u horizonte del que se hayan tomado muestras se extrae una muestra global
representativa o bien varias muestras.
Opcionalmente se extraen muestras inalteradas para determinar la densidad aparente y la
conductividad hidráulica. Los parámetros físico-químicos que es obligatorio obtener son:
pH, C orgánico
Elementos totales (N, P, K, Ca, Mg)
Textura
Peso de la capa orgánica
Análisis del estado nutricional de las hojas (cada 2 años)
3.3.
Contenido foliar de nutrientes. La toma de muestras y el análisis foliar sirve para evaluar los efectos
de la contaminación atmosférica en los bosques. El Panel de Expertos en Análisis Foliar
estableció las normas comunes para efectuar el muestreo y los análisis que figuran en un
Manual:
- Métodos de muestreo adaptados a los diferentes casos; número de árboles, modo y
momento de recoger las acículas/hojas.
- Lista de elementos cuyo análisis se exige o se aconseja en las parcelas permanentes.
- Lista de métodos de mineralización aceptables para cada elemento.
- Lista de métodos de determinación aceptables y compatibles con los métodos de
minera1ización para cada elemento.
- Normas para garantizar la comparabilidad de los resultados entre laboratorios.
- Frecuencia con que deben efectuarse los análisis en las parcelas permanentes
3.4.
Resumen de objetivos del Seguimiento de Nivel I
•
Elaboración de inventarios periódicos de los daños producidos en los bosques por diferentes
agentes y factores, entre los que figura la contaminación atmosférica.
Los inventarios se realizan con periodicidad anual entre la formación de las nuevas hojas o
acículas y el inicio de la coloración otoñal.
En cada inventario se obtienen indicadores del estado de salud de los árboles de la estación,
mediante observación de 24 árboles, que han sido identificados en la parcela, a la vez que se
revisan características generales del sitio como: disponibilidad de agua, tipo de humus y edad
media de la copa dominante. Obteniendo indicadores cuantitativos de la salud de la copa de
cada árbol, mediante los parámetros:
defoliación (medida en intervalos de %)
decoloración
e indicadores cualitativos, consistentes en
identificación de agentes nocivos (entre 8 tipos)
descripción del daño causado por cada agente
•
Caracterización inicial y periódica del estado del suelo, para conocer su evolución a largo plazo
parámetros físicoquímicos (pH, MO, N, P, K, Ca, Mg, CO3, textura, densidad aparente,
conductividad)
Se realiza cada 10 años.
•
Conocer el estado nutricional, determinando el contenido foliar de nutrientes cada dos años.
•
Proporcionar valores de variables útiles para un escalamiento de los resultados obtenidos en el
seguimiento intensivo y continuo, que luego descubriremos.
La red de nivel I configura un subespacio superficial-muestra de todo el espacio forestal;
constituye un escalón intermedio entre el espacio total y el área forestal integrada en la red de
nivel II.
Los resultados del seguimiento intensivo y continuo (nivel II) relativos a procesos funcionales y
a variables externas, pueden utilizarse para calibrar modelos generales y proyectar sus
conclusiones al nivel I, mediante el ensamblaje que proporcionan las variables medidas en
ambos niveles.
•
Integrar en un mismo esquema los efectos o daños producidos por los agentes y factores que
denominamos “clásicos” con los efectos de nuevo factores (contaminación, cambios climáticos,
estrés hídrico). Esta integración ayudará a separar las relaciones de dependencia entre factor y
daño, mediante análisis transversal utilizando escenarios en los que algunos factores son
coincidentes y otros no.
Red de Parcelas de Seguimiento Extensivo. Nivel I
4.
EL SEGUIMIENTO INTENSIVO Y CONTINUO DE LAS PERTURBACIONES
PRODUCIDAS EN LOS ECOSISTEMAS ESPAÑOLES.
4.1. Objetivos de un Sistema de Seguimiento Intensivo y Continuo
Objetivos básicos
•
Poner a disposición de la Sanidad y Protección Forestal un inventario periódico de las
perturbaciones relevantes observadas, que comprende:
la descripción cuantitativa de las perturbaciones
el análisis de la alteración de los procesos afectados, a la luz de los conocimientos
disponibles
la identidad y magnitud de los factores y agentes causantes y
las consecuencias que previsiblemente pueden derivarse de la persistencia de los
fenómenos observados
•
Contribuir a mejorar los conocimientos sobre la funcionalidad de los sistemas y sus
alteraciones.
Objetivos operacionales
•
Identificar los factores y los procesos que afectan directa o indirectamente el funcionamiento e
integridad de los ecosistemas forestales, cuantificando los niveles de alteración o variaciones de
estos factores.
•
Identificar las perturbaciones observadas en la composición, estructura y funcionamiento,
simultáneas a la modificación de los factores. Cuantificando la desviación de las variables
respecto a lo que se considera su curso o actividad normal, si ello es posible; o,
alternativamente, comparando las alteraciones con los valores umbral de protección.
•
Estimar, aplicando modelos apropiados, el estado límite previsible para el elemento o
característica del ecosistema afectado, si se mantiene el grado de perturbación de los factores
observados. Determinando cargas críticas y excedentes.
•
Estimar el grado de protección de los ecosistemas considerados, determinando, isolineas de
riesgo para los niveles de alteración de los factores observados.
4.2.
Recursos, capacidades, estrategias e instrumentos.
Objetivos estratégicos
•
Alcanzar una capacidad de análisis e interpretación a nivel de los conocimientos disponibles.
La complejidad de los procesos afectados, el conocimiento imperfecto de la respuesta del medio
y la constatación de que se está produciendo una aceleración significativa con el ritmo de las
modificaciones, en general, hacen necesario disponer de una metodología de análisis y
discriminación de carácter permanente y sostenido, que permita captar la correspondencia o
coincidencia de los cambios temporales y de las variaciones espaciales o geográficas.
•
Reducir el plazo experimental disponiendo la información espacial en forma de series
temporales.
Conseguir un sistema de análisis espacialmente amplio y denso y temporalmente sostenido, que
acumule e interprete información del máximo posible de escenarios diferenciados para separar
los efectos de cada factor; utilizando experiencias en las que el solape de situaciones permita
reducir el tiempo necesario para el análisis de procesos dinámicos mediante análisis transversal
(cross section).
•
Disponer una estructura superficial extensa para el escalamiento de resultados.
El carácter intensivo y sostenido, y por ello espacialmente limitado, del sistema de análisis
necesita disponer un ámbito de expansión territorial que sea estadísticamente representativo, de
todo el espacio forestal, para la expansión de los resultados y su aplicación a toda la superficie
forestal. Realizando la extensión y escalamiento de las conclusiones del seguimiento intensivo
mediante modelos generales ajustados y calibrados con los resultados del seguimiento
intensivo.
Este ámbito superficial está constituido por el sistema de parcelas de nivel I, en las que se
obtendrán valores de variables comunes a ambos niveles (I y II).
•
Impulsar la difusión informativa
Será muy positiva la apertura de canales y vehículos de información, dirigida a los colectivos
sociales implicados en el sector (propietarios, organizaciones ecologistas, empresarios
forestales, etc.) y a los responsables políticos que han de apoyar el sostenimiento presupuestario
y autorizar esta actividad de seguimiento en el marco de la administración forestal y ambiental.
•
Incorporar con rapidez y eficacia los resultados de la investigación forestal en general.
La actividad de estudio y análisis de la organización de seguimiento, necesita nutrirse en
continuo de un flujo de información de carácter científico y de base experimental procedente
del exterior de su organización. Sólo así podrá progresar en el conocimiento de los procesos
funcionales aprovechando la información y experimentación endógena; al disponer de una base
actualizada de datos.
•
Alcanzar una capacidad experimental propia de nivel adecuado.
La naturaleza inevitablemente experimental de la actividad de seguimiento, unida al ahorro que
a largo plazo supone el mantenimiento de un dispositivo de medición y captura de datos, exige
el desarrollo de programas de trabajo de campo y laboratorio, de intensidad adecuada, sin
pretender una presencia exhaustiva en las tareas de investigación forestal.
•
Mantener conexión permanente de carácter operativo e informativo con centros de
investigación forestal.
Una parte importante de la información de carácter científico procederá de la relación con
centros de investigación permanente en el campo ecológico-forestal.
Manteniendo esta conexión mediante diseño y desarrollo de proyectos de investigación
conjuntos. Como contraprestación valiosa el sistema de seguimiento proporcionará a los centros
de investigación y a la comunidad científica una base de datos enriquecida por el amplio
despliegue territorial de su actividad.
•
Desarrollar una base de datos amplia, actualizada y transferible.
La naturaleza, no sólo compleja sino también cambiante en muchos aspectos, de las relaciones
medio-sistema, hace muy útil el establecimiento de una base de datos que almacene
información diacrónica, necesaria para el análisis de los procesos de prolongado desarrollo
temporal; y para la comprobación y verificación de las relaciones atemporales formuladas al
profundizar en los procesos de interacción.
Esta base de información, además de continuada en el tiempo, ha de referirse a un ámbito
territorial extenso que posibilite su expansión a escala operativa y el tratamiento estadístico de
los datos, extraídos y acumulados en la fase intensiva de seguimiento.
Por todo lo cual es necesario incluir parámetros y variables “clave” de aprehensión fácil y poco
costosa. Variables que facilitan el establecimiento de funciones de transferencia o de
correlación entre los parámetros de la fase intensiva y las variables y parámetros generales
utilizados en la ordenación, investigación y análisis económico-forestal.
•
Integrar la actividad de seguimiento en el marco operativo y organizativo de la Sanidad y
Gestión Forestal.
El despliegue territorial y el diseño del dispositivo de operaciones de la fase de seguimiento
extensivo tienen que estar, a su vez, integrado en el amplio escenario de la gestión forestal. Esta
integración implica de forma directa a los técnicos y gestores de la Sanidad Forestal y de la
Protección y Conservación; que se verán involucrados, con un protagonismo especial, en la
interpretación, validación y falsificación de la información acumulada.
•
Establecer una conexión internacional a través de la correspondiente cooperación.
Muchos de los factores o fenómenos que contribuyen o interfieren el desarrollo de los bosques
son de ámbito transfronterizo, como la contaminación atmosférica; e, incluso, de dimensión
planetaria o global como el cambio climático. Por lo cual un análisis suficiente de su variación sólo
será posible a nivel internacional.
La sinergia derivada de la puesta en común de tareas, de la colaboración de equipos o del
intercambio directo de conocimientos aconseja la formación de equipos conjuntos y la participación
en proyectos y programas cooperativos paneuropeos o internacionales. Se añade así una nueva
dimensión al esquema de seguimiento: la cooperación internacional.
Para disponer de un esquema general en el que puedan contemplarse los componentes e
interacciones principales de un bosque, se hace una breve identificación de su carácter sistémico,
como sistema en general (4.3.1 a 5), como sistema dinámico (4.3.6), como sistema vivo (4.3.7) y
como sistema ecológico o ecosistema (4.4).
4.3. El sistema como referencia
Un monte, un bosque, es un sistema real conocido, entendiendo por sistema un conjunto de
elementos o partes relacionadas entre sí. Podemos obtener una representación de este sistema de
varias formas (KLIR 1969) según cual sea el aspecto cualitativo que interese destacar; entre estos
modos de definición se puede representar el sistema forestal:
1. Como un conjunto de cantidades (X, X, X, X) que corresponden a valores resultantes de observar
o medir apariencias o dimensiones de ciertos atributos o características del monte con una resolución
espacial y temporal determinadas.
Por ejemplo : el nivel de defoliación de las copas; el color del follaje; el grado de ataque por la
procesionaria; la altura total, diámetro, volumen, etc, de los árboles; el peso del de la broza situada
sobre el suelo, el número de individuos o la biomasa de alguna especie; el contenido de C,, P, K, Ca,
Mg, etc en las hojas o en el suelo en las diferentes estados de disponibilidad (solución, cambio, fijos);
la cantidad de agua de lluvia incidente o que llega al suelo en un periodo determinado ;etc.
La base de datos (cuyos campos fueran X, Fecha, Situación, Extensión, Descripción,
Observaciones, etc.) sería una representación del sistema. El contenido del Inventario de una
Ordenación es una parte de esa base de datos.
2. Como actividad del sistema
El conjunto de variaciones en el tiempo de las cantidades X, o sea las series X(t) dentro de un
determinado periodo de tiempo. La tabla de valores correspondientes a valores sucesivos de
constituye una representación más sistemática que la anterior .Las series de valores constituyen
trayectorias de actividad. Una parte de esta representación son las tablas de producción clásicas y los
modelos de producción, la variación del diámetro, la altura, el área basimétrica con la edad, etc.
3. Como comportamiento del sistema
Un conjunto de relaciones atemporales (RAT) entre las variables X. Las relaciones que se
cumplen en todo tiempo y lugar forman lo que se denomina comportamiento permanente del sistema.
Por ejemplo el contenido medio de arena del suelo Estas relaciones pueden ir acompañadas de una
distribución de frecuencias o probabilidades. Este sería el caso de una distribución de las clases
granulométricas en un monte o rodal.
Otro ejemplo de relaciones atemporales lo proporcionan las tarifas o fórmulas de cubicación.
Las relaciones que se cumplen en todo lugar pero solo en periodos determinados de tiempo
constituyen el comportamiento relativo y las que se satisfacen sólo en un período y espacio
determinados forman el comportamiento temporal.
A un comportamiento determinado corresponden ciertas propiedades del sistema .Estas
propiedades constituyen la organización del sistema que tiene una parte permanente (la estructura)
correspondiente al comportamiento permanente y relativo y otra parte temporal o local (programa).
4. Como conjunto de subsistemas
Cada una de las relaciones (RAT) puede descomponerse en otras mas simples que sugiere la
articulación de sistema en subconjuntos (llamados elementos) que son, a su vez sistemas análogos a
los definidos hasta aquí. Esta representación añade a las cantidades X de cada subsistema otro tipo de
cantidades que se denominan acoplamientos: son acoplamientos entre dos elementos las
cantidades comunes a ambos elementos y también las cantidades comunes a un elemento y el medio.
Esta representación es muy fecunda para los sistemas forestales; ya que existen varias formas de
desagregación: en medio físico, niveles tróficos, etc., por una parte, y poblaciones de especies,
comunidades animales o vegetales, etc, de otra; como se verá desde una óptica más próxima, al
contemplar el sistema forestal como ecosistema.
5. Como un conjunto de estados y transiciones (ST)
El conjunto de valores que toman las cantidades que definen el sistema y las de sus elementos,
junto con los acoplamientos representan en un momento (t) el estado del sistema; si añadimos el
conjunto de transiciones posibles entre estados completamos otra representación del sistema que se
dice de Estado-Transición.
No insistimos en esta representación porque su contenido quedará concretado en la siguiente
definición.
6. Como sistema dinámico
Dado que las cantidades (X), los comportamientos (RAT), los elementos y los acoplamientos
(AC) y las variables de estado (S) evolucionan con el tiempo, a estos sistemas les conviene la
consideración de sistemas dinámicos.
La actividad, comportamiento y estado de un sistema dinámico están determinados por sus
componentes (elementos) y por las relaciones entre estos elementos (estructura) y por la relación con
el medio.
Las cantidades o variables necesarias para representar un sistema dinámico se pueden clasificar
como: Parámetros, cantidades exógenas, variables de estado, tasas de cambio y variables auxiliares.
Parámetros son cantidades que permanecen constantes durante el período de observación del
sistema (constante de la gravedad, pendiente, exposición, etc.).
Cantidades exógenas o independientes, son cantidades que se originan en el medio y producen
efectos en el sistema (lluvia, radiación, etc.).
Variables de estado, también llamadas variables fondo o nivel, sus valores caracterizan el
estado del sistema en un momento dado. Se suelen determinar por conteo o medición de
stocks, almacenes o reservas (biomasa, agua, nutrientes, carbono del suelo, biomasa de
poblaciones microbianas, poblaciones de animales, etc.).
Estas variables tienen un valor inicial y una secuencia de valores que permiten definir otro
tipo de variables:
Tasas de cambio, que muestra n la velocidad de cambio de las variables de estado (tasa de
crecimiento de la biomasa, tasa de transpiración, coeficiente de natalidad).
Variables intermedias o auxiliares, que cambian como consecuencia de la actividad del sistema
(desfronde anual como producto de la tasa de desfronde por la masa foliar, absorción de
un elemento, etc.).
7. Como sistema vivo
Siendo, por lo tanto un sistema abierto, que intercambia materia, energía e información con el
exterior. Es un sistema biológico o un conjunto de sistemas biológicos y por ello participa de las
propiedades fundamentales de los sistemas biológicos: tendencia a persistir y capacidad de crecer a
pesar de las fluctuaciones del medio físico. Estas tendencias pueden identificarse en los subsistemas
constituyentes de sus sucesivos niveles de organización; subsistemas que pueden ser sacrificados para
que el sistema persista y crezca.; repitiéndose esta pauta en los sucesivos niveles de organización.
Aunque los mecanismos en cada nivel pueden ser distintos, la persistencia y el crecimiento son
propiedades fundamentales de los seres vivos.
Las variaciones de las condiciones ambientales pueden excluir ciertas poblaciones de plantas y
animales. Las poblaciones capaces de sobrevivir y reproducirse son los elementos a partir de los
cuales se establecerá un sistema. Las poblaciones interaccionarán estableciendo circuitos recurrentes
para conseguir que el sistema crezca.
El sistema crece hacia una biomasa potencial máxima en equilibrio con el medio ambiente,
pero el rigor y la frecuencia de las perturbaciones ambientales le harán oscilar entorno a una
biomasa persistente máxima.
Sin pretender que estas propiedades funcionales sean los únicos atributos relevantes, es evidente
que los mecanismos que conducen a la biomasa persistente máxima se hallan relacionados con
propiedades fundamentales del nivel de organización del sistema. Las propiedades del sistema pueden
estudiarse sin postular mecanismos evolutivos nuevos y sin dotarlo de atributos injustificables.
La afirmación de que el sistema como un todo es mayor que la suma de las partes, que fue
calificada por BERTALANFFY como casi mística, ha merecido un comentario clarificador del
creador de la Teoría General de Sistemas cuando añade: “si conocemos todas las partes contenidas en
el sistema, incluyendo entre sus propiedades la relación que tiene con los demás, está claro que el
comportamiento del conjunto se puede derivar de la de las partes”. De modo que las características
del todo comparadas con las de todas sus partes no aparecen como “emergentes”. En este mismo
sentido AYALA (en ‘La naturaleza inacabada’) pone las cosas en su sitio al distinguir entre las
propiedades de las cosas y lo que nosotros conocemos de esas propiedades.
Otra nota que suele atribuirse a los sistemas es su finalidad o propósito; pero la cuestión
fundamental puede soslayarse considerando que todo sucede como si esa finalidad existiese.
Y en este punto nos gustaría hacer una referencia a las “nuevas” ideas sobre la
“autoorganización”.
La investigación, en los campos biológicos de la ecología, de la etología y de la evolución,
anticipó algunas ideas sobre la emergencia y la complejidad. El etólogo alemán NICK TINBERGEN
describió como la conducta de un pez espinoso surge de la interacción de varias reglas simples.
El estudio de los sistemas autoorganizados es una vertiente del estudio de sistemas dinámicos
no lineales. El estudio de estos sistemas ofrece dos vertientes “opuestas y complementarias” de
alguna manera:
sistemas dinámicos que exhiben conductas caóticas impredecibles que surgen de reglas
determinísticas del nivel inferior y
sistemas dinámicos autoorganizados en los que los patrones de la organización surgen de
la aleatoriedad de niveles inferiores.
Como a los sistemas caóticos nos referiremos en un epígrafe posterior (5), no quisiéramos pasar
sin citar algún caso de autoorganización notable “el caso de los acrasiomicetes”.
Las células de los acrasiomicetes, mientras abunda el alimento, viven de forma independiente
como pequeñas amebas. Se pasean, se alimentan de bacterias y se multiplican dividiéndose en dos.
Pero cuando el alimento escasea, cambian drásticamente de conducta. Las células dejan de
reproducirse y se mueven unas hacia otras formando un cuerpo (llamado Pseudoplasmodio) con
decenas de miles de células. A partir de aquí este agregado actúa como una sola criatura multicelular.
Este “uno” o totalidad cambia de forma y comienza a reptar buscando un ambiente propicio. Cuando
lo encuentra se diferencia formando un talo que sostiene una masa redonda de esporas. Las esporas se
desprenden y se dispersan en el nuevo ambiente iniciando otro ciclo como población de ameboides.
Hasta 1980 se creía que existían células especiales que coordinaban la agregación. Pero
actualmente parece demostrado que no existe diferencia alguna entre las células de los acrasiomicetes
y que la conducta no obedece a las órdenes de un líder sino a las interacciones locales entre miles de
células idénticas. Se considera este fenómeno como un ejemplo de conducta autoorganizada
Una sustancia química llamada cAMP (GOLDBETER et SEGEL, 1977) forma parte del
mecanismo .Cuando las células se mueven producen y expulsan al ambiente cAMP .Se mueven
siguiendo el gradiente de esta sustancia, pero cada célula sólo puede detectar el producto en una
vecindad muy inmediata.
PRIGOGINE Y STENGERS (1984) describen cómo las larvas de ciertos escarabajos
(Dendroctonus micans) se reúnen en grupos por un mecanismo similar, pero sin periodicidad.
RESNICK (2001) escribió un programa basado en reglas muy simples que reproduce la
conducta de los acrasiomicetes.
Las bandadas de pájaros que mantienen el vuelo en formación elegante y perfecta sin que esto
se produzca por la acción de los guías que van en cabeza, y otros muchos sistemas (termites,
atascos de tráfico, etc.), son ejemplos de autoorganización.
Figura 4.1. Ciclo de vida de los acrasiomicetes
Algunas propiedades de los sistemas vivos
Uno de los conceptos más actuales respecto a los sistemas de recursos naturales renovables, y
por lo tanto también a los sistemas forestales, es el de sostenibilidad.
La sostenibilidad puede derivarse (GROSSMAN et al, 1998) de tres propiedades de los
sistemas: resilencia, estabilidad y adaptabilidad.
Resilencia es la capacidad de un sistema para recuperar o reestablecer su estado anterior o de
equilibrio después de una perturbación.
La estabilidad se refiere al grado en que un sistema amortigua o amplifica las
perturbaciones.
Adaptabilidad es la capacidad de los sistemas para ajustarse a nuevas condiciones.
Estas tres características de un sistema pueden sumar sus efectos aumentando su sostenibilidad.
La encina, que conserva más un rayo
de sol que todo un mes de primavera,
no siente lo espontáneo de su sombra,
la sencillez del crecimiento; apenas
si conoce el terreno en que ha brotado.
(Claudio Rodríguez)
4.4.
Los ecosistemas forestales
“El principio es la luz, otras energías y recursos el problema”
4.4.1. Principios de funcionamiento y propiedades
Como ecosistemas o sistemas ecológicos, los sistemas forestales son unidades procesadoras de
energía, cuya actividad no está limitada por la disponibilidad de energía radiante pero está regulada
por la disponibilidad de agua y nutrientes limitada por el clima. La energía es el combustible pero la
velocidad de los procesos en los sistemas naturales está controlada por la disponibilidad de nutrientes.
Todo parece suceder como si los ecosistemas funcionasen para minimizar las restricciones impuestas
por la escasez de agua y nutrientes gastando para ello energía fácilmente disponible. Los ecosistemas
gastan energía para conservar los elementos nutritivos limitantes El flujo de energía y el ciclado de
nutrientes están fuertemente ligados.
Las poblaciones integradas en el ecosistema actúan de acuerdo con las leyes de la competencia
intraespecífica e interespecífica y se desarrollan de acuerdo con las limitaciones del medio estando
sometidas a la selección natural El sistema ejerce una presión selectiva que tiende a eliminar a las
poblaciones que no contribuyen a las funciones vitales especificas como la captación de energía
mediante fotosíntesis o la circulación de nutrientes. Para persistir y crecer los ecosistemas necesitan
disponer de:
a) Una base energética activa
De poblaciones autótrofas o primarias (vegetales en general) capaces de captar la energía del sol
y de sobrevivir en un ambiente climático determinado para proporcionar una base energética,
acumulando biomasa fotosintéticamente activa o asimiladora (BA). Esta base energética servirá
de soporte a la estructura trófica secundaria. Las poblaciones autotróficas hacen adaptaciones
colectivas que garanticen la continuidad de la base energética. Existen dos adaptaciones
principales: componentes funcionales “pequeños y rápidos” y “grandes y lentos” Los bosques
son un ejemplo de la segunda adaptación y la fijación fotosintética se realiza por individuos de
gran tamaño y estructura compleja, pudiendo incluir un estrato herbáceo capaz de crecimiento y
reproducción rápidos, e incluso un estrato intermedio de árboles jóvenes.
b) Una base energética de reserva
Que permite el almacenamiento de energía como base operativa para mantener la homeostasis,
formada por elementos estructurales de la biomasa no asimiladora, detritus orgánico y materia
orgánica del suelo. Esta base suele ofrecer dos características: ser grande y tener tiempos de
respuesta lentos. Frente a fluctuaciones ambientales extremas proporciona una fuente de energía
para el nivel trófico restante o invasor (saprovoros) cuya actividad libera elementos nutrientes
esenciales para las poblaciones autótrofas. El almacenamiento de energía (contenida en la
biomasa no activa) durante largo plazo es el coste energético para conseguir una mayor
seguridad en la disponibilidad de recursos.
c) Reciclado de elementos
Los compuestos químicos necesarios para el mantenimiento de los ecosistemas pueden
reciclarse, a diferencia de la energía. Existen mecanismos que conservan los elementos a corto
plazo a nivel de la especie y de la población, como la restitución-retención, el carácter siempre
verde de la planta y las asociaciones de micorrizas.
A nivel de ecosistema, la base energética de reserva con gran masa orgánica y lenta tasa de
renovación, garantiza la presencia de los nutrientes en el ecosistema. La acumulación de
materia orgánica inactiva representa un coste energético que asegura la disponibilidad de los
elementos, y determina el tiempo de residencia de cada elemento en el sistema.
No basta el almacenamiento, es necesario regular la removilización de la reserva de nutrientes
almacenada. Esta es la función de los descomponedores que libera reservas a un ritmo
adecuado.
Los elementos tienen distintos períodos medios de residencia, y los tiempos de residencia
medios en el sistema son muy diferentes a sus correspondientes en el ecosistema. .En los
bosques los tiempos de residencia del C de la madera estructural y de la materia orgánica del
suelo van desde 50 a 150 años. El tiempo de residencia en el sistema es mucho mayor.
El prolongado tiempo de residencia del N (1800 años) es una propiedad única del ecosistema.
Es tan grande que no existe ningún componente o población que pueda asegurar su
conservación.
d) Regulación de las tasas
En la regulación de las tasas de removilización tienen un papel importante los heterótrofos
como lo revela su respiración (entre un 33 y un 55% de la total del ecosistema) .En un bosque
puede llegar al 95% de la respiración heterotrófica total la aportada por los descomponedores
que actúan sobre los detritos de la base energética de reserva.
Los ecosistemas destinan una parte importante de su energía de respiración al reciclado de
nutrientes.
Las poblaciones de herbívoras de pequeños consumidores pueden ejercer un control importante
aunque consuman poco, por afectar a la biomasa fotosintetizadora. Las oleadas en las
poblaciones de consumidores eliminan la vegetación localmente dominante manteniendo la
heterogeneidad del ecosistema y la diversidad del hábitat.
La actividad microbiana sobre los detritos va precedida de un proceso de fraccionamiento
realizado por la fauna que aumenta la superficie de acción.
En general la complejidad de las redes tróficas contribuye a regular la función del ecosistema.
4.4.2. Componentes y variables de estado
Las cuatro propiedades de los ecosistemas permiten definir sus compartimentos fundamentales
y sus correspondientes variables de estado. Compartimento que, después de una simple
desagregación, pueden resumirse como:
X1. Biomasa asimiladora
X2. Biomasa no asimiladora aérea
X3. Biomasa no asimiladora subterránea
X4. Necromasa vegetal en pié
X5. Mantillo o broza
X6. Necromasa subterránea
X7. Herbívoros
X8. Consumidores secundarios
X9. y X10. Descomponedores
X11. Materia orgánica del suelo
X12. Depósito de nutrientes en solución, cambio, etc
X13. Depósito de agua del suelo
En esta desagregación figuran los niveles tróficos también desagregados:
AUTÓTROFOS: X1, X2; X3; X6
HETERÓTROFOS: X7 a X10
Esta compartimentación es propia de una visión física, funcional, termodinámica del
ecosistema.
Por el contrario dentro de una contemplación evolutiva se distinguirían:
COMUNIDADES
POBLACIONES
COHORTES
INDÍVIDUOS
4.5.
Perturbación, complejidad y estabilidad
La perturbación se manifiesta en un conjunto de características o propiedades notables del
ecosistema, relativas a la composición, estructura y funcionamiento del mismo. De modo que los
valores de los parámetros, de las variables de estado y de las relaciones atemporales entre estas
variables, discrepan de las que se consideran normales (porque están dentro de intervalos que no
generan por acumulación de sus efectos, desequilibrios o procesos irreversibles hacia una situación
caótica). Se manifestará en cambios en la sucesión ecológica y en la naturaleza y magnitud de los
cuatro procesos dinámicos por los que los ecosistemas funcionan como unidades biológicas
integradas:
-
producción y degradación orgánica
flujo de energía
circulación de nutrientes y
movimiento del agua
Las perturbaciones pueden producir, o consistir en, cambios de las especies de los seres vivos
presentes. Cambios capaces de oscilar entre extremos de desaparición de algunas especies y la
substitución por otras, o la simple alteración de la proporción entre el número de individuos de cada
especie. En un sentido amplio se pueden producir cambios en la diversidad y composición del
ecosistema.
Se pueden producir cambios en la estructura del ecosistema, por ejemplo modificándose la
relación entre biomasa productiva de los diferentes estratos fotosintetizadores: arbóreo, arbustivo y
herbáceo. Cambios que se traducen en alteraciones del índice foliar, de la composición del desfronde,
y grado de defoliación y decoloración de las copas.
Los cambios producidos en el ecosistema se hacen visibles con un retardo variable respecto al
tiempo de modificación del factor ecológico responsable. Los que afectan al sistema fotosintetizador
(hojas y acículas) pueden reflejarse de forma inmediata a través de daños visibles, modificaciones del
color y del ritmo o tasa de defoliación, aparición de ramas secas, alteraciones fenológicas en la
emergencia de órganos foliares, etc; estos cambios producidos por efecto acumulativo durante años
conducen a alteraciones intensas que no son detectables a través de un seguimiento continuado.
Un esquema de seguimiento eficaz debe disponer de observaciones y mediciones de diferente
resolución temporal, capaces de alertar anticipando información sobre el carácter regular, aleatorio o
estacional de los cambios (disponiendo de registros anuales, estacionales, mensuales o diarios) y
sobre la posibilidad de cambios persistentes cuya tendencia se ha de deducir del análisis de series
temporales .Series de valores de variables de estado medidas periódicamente para evaluar finalmente
el carácter permanente o contingente de los cambios de los factores y de sus efectos o perturbaciones
producidas en el ecosistema.
Es necesario definir un conjunto de indicadores básicos que permitan cuantificar los cambios
en las causas (factores ecológico-ambientales) y en los efectos o perturbaciones producidos en los
ecosistemas; distinguiendo en dicho conjunto de indicadores su capacidad de información para hacer
predicciones inmediatos o a corto, medio y largo plazo.
Una finalidad de la información obtenida se proyecta naturalmente a un horizonte temporal
indefinido, todo lo dilatado que sea necesario para perfeccionar el conocimiento de la relación causaefecto entre la modificación de los factores y los cambios inducidos en el ecosistema. Pero esta
finalidad ha de ser necesariamente compatible con la obtención de un conocimiento progresivo que
permita aplicar sus logros a la gestión de los sistemas forestales y a la prevención de efectos
desestabilizadores. Ambas dimensiones tienen que ser armonizadas para una eficacia máxima
recursos/resultados.
Esta necesidad de un proceso gradual con el mínimo período inicial de carencia en la obtención
de resultados, requerirá traducir estos indicadores básicos a un conjunto de índices operativos.
Los indicadores básicos tendrán un doble objetivo: en primer lugar reflejar cambios en las
variables exógenas o externas es decir, en las variables ambientales que son la causa de las
perturbaciones en los ecosistemas: serán los indicadores causales o variables independientes; y, en
segundo término, reflejar o resumir los cambios producidos en la sucesión ecológica, productividad
ecológica y en la naturaleza y magnitud de los cuatro procesos dinámicos fundamentales señalados.
Modificaciones que agrupamos en tres apartados:
A. Modificaciones de las variables de estado
1. Cambios cuantitativos en la base energética activa, es decir de la cantidad y calidad de
fitomasa sintetizadora; un indicador a largo plazo cuya alteración puede ser anticipada por
indicadores anuales.
2. Cambios cuantitativos en la base energética de reserva, de la que son compartimentos
importantes:
2.1. La necromasa y biomasa leñosa aérea o hipogea (madera del estrato arbóreo, leña del
estrato leñoso y arbóreo, fitomasa no verde del estrato herbáceo).
2.2. Biomasa subterránea o hipogea que incluye los sistemas radiculares de los estratos
arbóreo, arbustivo y herbáceo.
2.3. El deposito de necromasa de hojarasca y restos situados sobre la superficie del suelo.
2.4. El deposito de carbono orgánico o materia orgánica húmica del suelo, un almacén de C
de especial interés como sumidero.
3. Cambios cuantitativos en la mineralomasa y la reserva o almacén de nutrientes, situados:
3.1. En el suelo y en diferentes estados de disponibilidad (solución, cambio y ligados a la
materia orgánica húmica, a la fracción mineral o contenidos en los órganos de los
microorganismos descomponedores).
3.2. En la base energética activa y de reserva
- contenido foliar de nutrientes
- contenido de nutrientes de la capa superficial de hojarasca
B. Modificaciones en la composición, estructura y apariencia
1. En la composición específica de la biocenosis en su conjunto.
2. En la composición específica y la distribución de frecuencias individuales de la vegetación
del estrato inferior.
2.1. Cambios en el índice de Ellemberg.
2.2. Cambios en los índices de biodiversidad.
3. En el índice de superficie foliar.
4. En la tasa de desfronde, en el color, nivel de defoliación y transparencia en las copas.
C. Modificaciones en proceso de circulación hídrica
Índices causales: cambios en los factores ecológicos ambientales
1. En la cuantía de la precipitación
Índices de efectos: cambios en el estado y procesos
2. En la entrada de agua al sistema. Trascolación y escurrimiento cortical.
3. En la salida de agua
- Pérdidas por interceptación
- Evapotranspiración
4. En el estado de los depósitos de agua
Humedad del suelo
Humedad de la biomasa verde
5. En los procesos de circulación
Escorrentía y percolación
D. Modificaciones en la circulación y estado de los nutrientes
Índices causales: cambios en los factores ecológicos y ambientales
1. Entrada meteorológica de nutrientes
Deposición atmosférica
Química de la deposición: substancias
Acidificantes y eutrofizantes
Índices de efectos. Cambios en
2. Procesos
Trascolación con enriquecimiento químico de la entrada meteorológica
Lixiviado y escorrentía
Acidificación
3. Estados
Depósito de N y S
Depósito de cationes básicos y aluminio
4. Relaciones atemporales
Relación C/N
Relación cationes básicos/aluminio
Indicadores operativos
Dado que los cambios y perturbaciones que acabamos de resumir, resultan difíciles de
evaluar a corto plazo y requieren una elaboración intensa a largo plazo, es conveniente
disponer de un conjunto de índices o indicadores operativos, variables intermedias que
adviertan de que el ecosistema ha alcanzado o va camino de alcanzar un estado de
desequilibrio.
Estas variables de diagnóstico son un instrumento fundamental para evaluar el nivel de vigor
o salud de los ecosistemas y son primer producto del proceso de seguimiento.
Una característica importante de estos índices es su naturaleza integradora y facilidad de ser
interpretados por los gestores, por los responsables políticos y por la sociedad en general.
Su elaboración se apoya en dos pilares de información:
Uno de estos pilares es la base de datos enumerados en los epígrafes A, B y C anteriores es
decir los indicadores básicos, en su doble dimensión de:
- Indicadores causales
Evolución de los factores ecológicos ambientales, especialmente los climáticos
La entrada de agua y elementos a través de la deposición.
- Indicadores de efectos y estado del ecosistema
Información contenida en los apartados A, B y C.
Esta información es el objeto de las observaciones y mediciones llevadas a cabo a través
y a lo largo de las actividades de seguimiento.
El otro pilar en el que se basa la elaboración de los índices o indicadores operativos, esta
constituido por elementos más abstractos, porque es el conjunto de conocimientos y su
aplicación a la información disponible y comprende:
- Un conjunto de métodos, procedimientos y modelos para estudiar los procesos
implicados e interpretar los resultados.
- Un conjunto de valores umbral, límite o críticos de los índices operativos que definen
intervalos asociados a grados de vigor, estabilidad o salud.
Las variables o parámetros reseñados en este apartado figuran, en su mayor parte, entre los
parámetros clave del Programa Paneuropeo de Seguimiento (Capítulo 7).
5.
ALTERACIONES, PERTURBACIONESA Y EQUILIBRIO
Entre el orden y el caos, el cambio y el equilibrio
El concepto de perturbación entraña la existencia de una modificación relevante en las
cantidades que definen el sistema en general; es decir, en las variables externas X, en la actividad X
(t), en el comportamiento (RAT), en los acoplamientos o relaciones entre componentes (AC), en las
variables de estado(S) y transiciones. O en la composición, estructura, funcionamiento o diversidad
de un sistema dinámico.
Los sistemas forestales, sistemas biológicos, son sistemas abiertos cuya característica
fundamental es el cambio, pudiendo alcanzar, en ciertas circunstancias, un estado uniforme
independiente del tiempo. Pero este estado es un seudoequilibrio dinámico, dentro del cual el sistema
puede producir trabajo, necesitando para ello suministro de energía; en tal estado el sistema persiste
en su identidad aunque exista un flujo constante de materias componentes. En ese estado existe
producción de entropía en los procesos irreversibles, pero también existe entrada de entropía que
puede ser negativa. Los organismos vivos importan complejas moléculas ricas en energía libre; de
este modo consiguen evitar el aumento de entropía e incluso evolucionar hacia estados de orden y
organización creciente. El segundo principio de la termodinámica de máxima entropía y mínima
energía libre concierne a los sistemas cerrados que desean alcanzar el estado de equilibrio
independiente del tiempo; pero este principio no obliga a los sistemas abiertos.
Para mantener el estado de equilibrio (seudo) dinámico los sistemas forestales (vivos) necesitan
que las velocidades de los procesos estén armonizadas y en general los procesos químicos son lentos,
gracias a un elevado contenido de compuestos del carbono, ricos en energía pero químicamente
inertes y que guardan un enorme potencial químico (Base Energética de Reserva).
En este estado parece que todo cambia para que todo siga igual, como suele decirse.
Partiendo de estos principios ¿cómo se puede identificar una perturbación que, antes que nada,
es un cambio? ¿cuál es el equilibrio de lo que siempre cambia? y ¿cuándo es perturbación el
cambio?.
Lo más sencillo, pero no fácil, es analizar las diferencias en el estado final o de equilibrio.
Si nos tenemos que interesar por los cambios observados que afectan al estado uniforme o de
equilibrio, será necesario hacer proyecciones de las situaciones observadas hacia el estado uniforme
(si éste no es el actual) y comparar este estado de referencia con la proyección derivada del estado
actual. Esto tiene implicaciones importantes porque, lo mismo si el sistema se encuentra en el estado
de referencia que si no, habrá que utilizar herramientas de cálculo adecuadas (MODELOS) para
determinarlo. Y es aquí donde se produce una de las dependencias del sistema operativo de
seguimiento que justifican las exageradas exigencias expuestas en el epígrafe 4.2.
El análisis es más sencillo cuando se dispone de indicadores previamente elaborados, a partir de
datos reales observadas o de estimaciones efectuadas mediante modelos.
Existen, a veces, ciertas prevenciones sobre la utilización de datos obtenidos de modelos o
teorías junto con otros que corresponden a observaciones reales. BERTALANFFY (1968) pone en
evidencia que los datos denominados reales y observados o directos pueden estar, y generalmente
están, impregnados de toda suerte de imágenes conceptuales, teorías o modelos; incluso aquellos que
se exponen de la manera más simple en una tabla de medias y desviaciones; forma habitual e inocua
por la frecuencia de su empleo; pero que supone la aceptación de un modelo de muestreo y la teoría
de la probabilidad “profundo problema matemático y hasta metafísico, en buena medida no
resuelto” (dice literalmente el traductor de BERTALANFFY).
Volviendo a la cuestión central de este epígrafe; hay que señalar que tan importante como
identificar y cuantificar la perturbación en el sistema es identificar y cuantificar las alteraciones en los
factores del ambiente (de origen climático, catastrófico, antropogénico, etc.); ya que nos interesan las
perturbaciones del sistema en razón de su estabilidad (sin entrar aquí en el significado de este
manoseado término). Y cuando decimos que un sistema es estable “estamos hablando de una relación
entre el sistema y su entorno” (BERTALANFFY, 1968).
La estabilidad de un sistema abierto depende de las entradas desde el medio ambiente. En un
momento determinado (t) el estado E(t) es
E(t) =F (E(t-1), At)
siendo (At) las entradas desde el ambiente.
Las comparaciones para evaluar el alcance de las perturbaciones se suelen hacer, como se ha,
trasladando el efecto de los cambios observados al estado uniforme; se trata por lo tanto de una
estabilidad asintótica para lo cual es necesario considerar, al menos, los siguientes aspectos del
sistema y del entorno:
- el estado actual del sistema E(t)
- la secuencia de entradas (At) observadas
- la secuencia de otras entradas (Ax) no observadas
- la proyección del estado final o uniforme del sistema E(∝), que dependerá de las
hipótesis establecidas para la evolución de (At), y del modelo utilizado
Un método frecuente es suponer que el valor de (At) observado se mantiene constante y
compararlo con lo que se denomina carga crítica (Ac), que es el mayor valor de (At) que no produce
efectos desestabilizadores o nocivos sobre algún agente sensible del sistema en el estado permanente,
determinado utilizando los mejores conocimientos del momento.
La carga crítica se puede calcular utilizando modelos estáticos o dinámicos. En cualquiera de
las dos opciones, es preciso disponer de información adicional sobre otras variables o parámetros del
sistema. Y también será necesaria información relevante para determinar la composición, estructura,
funcionamiento y diversidad del sistema en el momento actual (el estado inicial E(0) en todos los
aspectos que tienen relación con el que es objeto reobservación y análisis).
A partir del estado inicial y del comportamiento deducido de la secuencia de entradas desde el
medio ambiente y de la retroalimentación del sistema, se obtiene el estado uniforme o de referencia.
Este proceso es el que se sigue en el caso de la deposición atmosférica para determinar las cargas
críticas de acidificación por (N) y (S).
Ante un estado observado del sistema E(0) (o de uno de sus componentes) cabe la siguiente
cadena de cuestiones:
1. Hacia el futuro ¿existe riesgo de desestabilización a largo plazo?
En caso afirmativo de 1
2. ¿Cuál es la causa de la perturbación?, porque a un estado se puede haber llegado desde
diferentes estados anteriores y/o por diferentes caminos.
Ante un a alteración notable de los factores cabe la cuestión importante de pronosticar su efecto
en el estado final.
Esta doble orientación retrospectiva y prospectiva obliga a la captación secuencial de datos para
elaborar una base que permita ir reduciendo progresivamente las incertidumbres.
Un sistema de seguimiento no puede pretender descubrir por sí mismo todas las posibles
relaciones causa-efecto conocibles; pero es su misión obtener toda la información posible para que
esto pueda conseguirse al nivel que permite el esta actual de conocimiento.
En todos los casos, antes o después, es necesario hacer una previsión del estado de equilibrio,
uniforme o permanente; y analizar su estabilidad.
A este respecto son de interés las nuevas orientaciones sobre:
•
La existencia de procesos caóticos derivados de sistemas determinísticos.
•
La existencia de procesos organizados que proceden de situaciones aleatorias.
•
Las modificaciones en el equilibrio introducidas por:
Los retardos
Factores aleatorios
Atractores cíclicos
Invariantes de carácter caótico y fractal
No contemplamos ningún ejemplo sobre RETARDOS
Y presentamos tres ejemplos sencillos sobre EQUILIBRIO-ESTABILIDAD
Atractores cíclicos.
Invariates caóticos,
Perturbaciones aleatorias
Para derivar las condiciones y características del estado uniforme propone BERTALANFFY
una fórmula general:
∂
Qi
= Ti - Pi
∂t
en la que la variación de la magnitud (Qi) del elemento iésimo (por ejemplo la biomasa de un
compartimento) se expresa como suma de la velocidad de transporte (Ti) en una unidad de volumen,
en una situación concreta, memos (Pi) que es la velocidad de producción.
Una aplicación sencilla se hace en el campo del crecimiento de los organismos vivos,
dP
= aS - bP
dt
que traduce la hipótesis de que el crecimiento es el resultado de dos procesos de signo contrario:
anabolismo (aS) y catabolismo (bP), siendo el anabolismo proporcional a la superficie y el
catabolismo a la masa; en donde, además, a y b son dos constantes (anabolismo y catabolismo por
unidad de superficie y peso respectivamente)
De esta expresión general se derivan gran número de expresiones del crecimiento, uno de los
más conocidos las de tipo logístico, que vamos a tomar para revisar algunos problemas generales que
plantea la determinación del estado uniforme o de equilibrio.
5.1. Ecuación logística.
Forma determinística
Utilizamos las expresiones:
La expresión continua:
dN
= N(α - γ·N)
dt
ó
dN
⎛ N⎞
= α ⎜1 - ⎟ ;
dt
⎝ K⎠
K=
α
γ
siendo (N) el número de individuos (o densidad) de una población K=α/γ
y K el tamaño de la población (N) cuando (t) crece indefinidamente (t→∞), (α) el coeficiente
de crecimiento natural y (γ) el coeficiente de competencia intraespecífica.
La ecuación presenta dos puntos de equilibrio:
Equilibrio
N = 0 de equilibrio inestable
N = K de equilibrio estable, o de equilibrio asintóticamente estable
La expresión discreta:
⎛ ⎛ Nt ⎞ ⎞
Nt + 1 = Nt EXP ⎜⎜ r⎜1 ⎟ ⎟⎟
⎝ ⎝ k ⎠⎠
Nt + 1 población el año t + 1
Nt población el año t
Equilibrio
Presenta un interesante conjunto de puntos de equilibrio y de atractores cíclicos Pero además
ofrece otra forma singular de comportamiento. Caracterizada por las llamadas trayectorias
caóticas, que son secuencias no periódicas que no se acercan a ningún atractor. Existe una
conexión entre la presencia de ciclos de tres puntos y la existencia de soluciones caóticas.De
repente para valores superiores a un valor crítico (Rc) el número de valores se hace infinito y la
población varía al azar de un año a otro. Aunque se trata de una fórmula determinística, este
comportamiento obedece ala existencia de un conjunto invariante de valores de (N). Este
conjunto es, además, un fractal, del tipo del de Cantor, autosemejante, dentro del cual las órbitas
vagabundean independientemente de forma periódica con periodos de todos los tamaños,
órbitas que se modifican al variar infinitesimalmente los valores iniciales (No) .Es la dinámica
caótica, el caos generado determinísticamente.
Este es un aspecto sugerente: el desorden o caos se genera a partir del orden.
Las figura 5.1a muestra el comportamiento caótico para r =3.2 y No = 0.5, (a) con oscilaciones
divergentes respecto al equilibrio estable N =1, comenzando en el momento T=23, cae en un
ciclo de periodo 3. Como este ciclo es inestable, posteriormente el comportamiento de la
trayectoria cambia.
La figura 5.1b muestra el caso el caso r =3.2 No =.7 en el que resulta una trayectoria sin norma.
Figura 5.1a
Figura 5.1b
5.2. Perturbaciones aleatorias
Si la evolución de la población se ajustase a las ecuaciones anteriores, bajo unas condiciones
determinadas se situaría en las inmediaciones de la situación estable y permanecería allí
indefinidamente. Pero pueden existir perturbaciones aleatorias de naturaleza irregular que le obligan a
salir del equilibrio estable.
Para analizar estos casos tenemos que determinar la situación de equilibrio y definir un criterio
de estabilidad.
Como criterios de estabilidad consideramos:
- el tiempo medio de residencia de la población en el entorno de un punto de equilibrio
(TMR) y
- la probabilidad de degeneración poblacional (PD).
Cuanto mayor sea el (TMR) o cuanto menor sea (PD), mayor será la estabilidad. La diferencia
entre estos conceptos y los empleados en la forma determinística es que antes se hablaba de la
estabilidad de un equilibrio y ahora se habla de la probabilidad que tiene la población de encontrar
equilibrio en los diferentes estados (número de individuos (N) o densidad). Estas propiedades
dependen del estado inicial, o presente, de la población. El periodo más peligroso para la desaparición
de la población (N =0) es aquel en que el número de individuos es más reducido.
5.2.1. Perturbaciones en el modelo logístico de crecimiento
En el caso de una ecuación logística podemos considera que los factores afectan aleatoriamente
al crecimiento de la población a través de tres variables o parámetros:
- el coeficiente de crecimiento natural (α),
- la población misma (N) y
- la capacidad de saturación del medio (K)
Efecto de las perturbaciones aleatorias que afectan al coeficiente de crecimiento natural de la
población
Considerando una población cuyo coeficiente natural de crecimiento (α) es una variable
aleatoria de media ( α ) y varianza constante (S2α).
Los parámetros de distribución del modelo son:
⎛N⎞
⎛ N⎞
M(N) = αN⎜ ⎟·D(N) = (S2α )N 2 ⎜1 - ⎟
⎝K⎠
⎝ K⎠
2
en donde M(N) es la tendencia en la evolución media, para el proceso estocástico, y D(N) la
desviación típica del proceso que se especifica de diferentes modos.
Utilizando un modelo que expresa la probabilidad de que N esté entre N y N+ΔN en un
momento (t) por ϕ(N, t) según la ecuación de Fokker-Plank, resulta una distribución de (N) en el
límite:
Φ (N) = función (N, n, K, S2α )
con
n=
(α )
S2α
que se representa en las figuras 5.2.1 a y b.
Φ (N)
n2 < n1 <
n2
n>1
n1
Ncr1 Ncr2
Figura 5.2.1a
K
N
K
Figura 5.2.1b
Si n <1
La distribución tiene forma de U (figura 5.2.1a) existen dos estados límite (0 y K).
El número de componentes de la población menos probable (Ncr) separa los dos estados límite
de la población y vale
Ncr =
K(1 - n)
2
Cuando n → 0
(por ejemplo si la media del coeficiente de crecimiento natural ( α ) decrece indefinidamente o
la varianza (S2α) crece indefinidamente).
La población tiende a Ncr =K/2, es decir la mitad de la capacidad del medio y la población que
supere esa frontera tiene muchas probabilidades de evitar la extinción.
Cuando el coeficiente de crecimiento natural aumenta o decrece su variabilidad esta barrera
desciende.
Si n ≥ 1
(Figura 5.2.1b)
La forma de Φ(N) muestra que cuando n ≥ 1 desaparece su forma de U desaparece la barrera
(Ncr) y se concentra la probabilidad cerca de K.
y cuando n > 1 la probabilidad de que la población se extinga Φ(N) es nula.
Los resultados son lógicos, puesto que cuando la varianza (S2α) decrece (y por tanto n crece)
las oscilaciones aleatorias del coeficiente de crecimiento natural (α) pierden su influencia en la
dinámica del sistema, y N (de equilibrio) = K es el equilibrio estable del sistema. En consecuencia
cuando la media de α > (S2α) no hay peligro de extinción de la población.
Perturbaciones aleatorias que afectan directamente a la población
(por ejemplo perturbaciones genéticas o de concentración en alguno de sus estados límites)
La función del tamaño medio de la población M(N) permanece igual y se ajusta a la ecuación
logística determinística.
La probabilidad f(N)de que la población se sitúe en N tiene la forma de la figura 5.2.2b.
La probabilidad de que N = 0 crece indefinidamente cuando N → 0 lo que significa que una
parte de la densidad de probabilidad puede estar concentrada en N = 0.
f (N)
f (N)
N1
N2
N
Figura 5.2.2 a
N
Figura 5.2.2b
La función f(N) tiene un mínimo (N1) y un máximo (N2).
2
K
S 2ϕ
⎛K⎞
N2 = + ⎜ ⎟ −
K
2
2α
⎝2⎠
N2 < K
N1 =
2
S 2ϕ
K
⎛K⎞
− ⎜ ⎟ −
K
2
2α
⎝2⎠
N1 < N 2
El tamaño más probable de la población (N2) cuando no hay extinción estará siempre por
debajo del equilibrio no trivial (K) que se produce cuando no existen perturbaciones aleatorias.
Si la población desciende bajo (N1) la probabilidad de extinción crece rápidamente. Este
umbral desciende cuando crece la fertilidad natural (α).
Y aumenta cuando crece la amplitud de las oscilaciones medidas por (σ2ϕ).
Cuando S2ϕ > αK (oscilaciones altas), pero el coeficiente natural de crecimiento (α) y la
capacidad de saturación (K) son bajos, f(N) tiene la forma 5.2.2.b y la población y la población tarde
o temprano se extinguirá.
Perturbaciones aleatorias que afectan a la capacidad de saturación del medio
Finalmente contemplamos el caso en que las perturbaciones aleatorias cambian la capacidad de
saturación (K) del medio, siendo (K) una variable aleatoria de media ( K ) y varianza constante (S2k),
y siendo los valores de K(t) independientes entre sí.
Se consideran las variables
x(t) = 1/K(t), de media ( x ) y de varianza (S2x) y
y(t) = 1/N(t) de media ( y ) y de varianza (S2y).
Resulta N(t) =función(No, α, t) cuyo desarrollo y fórmula omitimos.
N(t) indica que el tamaño de la población depende de la media armónica ponderada de la
1
capacidad de saturación. Y que en el límite la variable y = N tiene una distribución normal de media
⎛1⎞
αS 2 x
⎜ ⎟
=media de ⎝ N ⎠ , varianza = 2 .
⎛1⎞
⎜ ⎟
Si ⎝ x ⎠ la media armónica (Hx) de la capacidad de saturación, como Hk < K la media de la
distribución de la población que es Hk, estará siempre por debajo del valor medio de la capacidad de
saturación.
Es decir, la capacidad efectiva es menor que su capacidad de saturación media.
Perturbaciones de baja intensidad en relación con los factores dinámicos que afectan su evolución
La variación se puede expresar como:
dN
⎛ N⎞
= αN ⎜1 − ⎟ + εYt
dt
k⎠
⎝
Siendo ε > 0 el parámetro que caracteriza la perturbación de tipo “ruido blanco”(Yt).
Si el sistema está próximo a su equilibro estable con una población (Ne), y Ωe es un dominio de
atracción de ese punto, tomamos como medida de la estabilidad el tiempo (T1) necesario para salir de
Ωe una trayectoria que se inicia en Ωe.
Se obtiene la siguiente expresión de (T1), a través de un método de cálculo que se omite.
⎡ αK 2 ⎤
T1 = Exp ⎢
⎥
⎢⎣ 3ε 2 ⎥⎦
Esta expresión muestra que, cuando el coeficiente medio de crecimiento natural (α) y la
capacidad del medio (K) crecen, el tiempo medio de vida crece, siendo más importante la capacidad
de saturación (K) para la supervivencia.
Si la ecuación logística se escribe haciendo explícito el coeficiente de competencia
intraespecífica (γ) resulta:
⎡ α3 ⎤
T1 = Exp ⎢
⎥
3 2
⎣⎢ 3γ ε ⎦⎥
Es decir, la competencia intraespecífica reduce la vida media.
Este ejemplo muestra que en general una perturbación pequeña, pero constante, puede destruir
una población que se hubiese perpetuado sin perturbación.
Los tres ejemplos muestran que los factores aleatorios introducen requerimientos más estrictos
para la persistencia de las poblaciones.
6.
LA CONTAMINACIÓN ATMOSFERICA, ORIGEN DE PERTURBACIONES
Identificación de aquellos factores ecológicos cuyas modificaciones producen perturbaciones en
los ecosistemas forestales.
Los factores a tener en cuenta son en primer lugar los que determinan los fenómenos de
contaminación atmosférica y cambio climático local o global; responsables principales del cambio
cualitativo y cuantitativo que muestran las perturbaciones observadas dentro del fenómeno
denominado muerte del bosque, respecto a las alteraciones anteriores.
Pero, dada la imposibilidad de aislar, con un mínimo de precisión, el efecto de los diferentes
factores de carácter abióticos y el de los agentes bióticos, se incluyen además los factores
tradicionales (plagas y enfermedades) y otros factores decisivos en las alteraciones que afectan a la
sucesión forestal, que son los inherentes a la gestión, aprovechamiento y explotación de los productos
forestales.
Los fenómenos, parámetros y variables que han de constituir objeto de observación, cálculo y
medición continuada son, por lo tanto,
• los que definen, determinan y cuantifican los procesos de contaminación atmosférica
(deposición y calidad del aire)
• las variables meteorológicas cuyo conjunto de valores medios y rangos de variación
determina el estado medio de la atmósfera o sea el clima en una zona determinada
• los parámetros que definen el potencial biótico y la evolución y desarrollo de las
poblaciones cuyo crecimiento explosivo las convierte en plagas
•
la emergencia, crecimiento y propagación de microorganismos causantes de
enfermedades (hongos, bacterias, …)
Concepto y métodos de cuantificación de la deposición atmosférica
Deposición atmosférica es un conjunto de procesos que conducen al depósito de materiales (a
través de hidrometeoros, aerosoles o movimiento de gases) sobre la superficie descubierta del suelo o
sobre la superficie exterior de árboles y plantas (troncos, ramas y hojas).
La cantidad de materiales recibidos por unidad de superficie en un período determinado se
denomina tasa de deposición.
Se distinguen tres fracciones de la deposición: deposición seca (formada por aerosoles y gases
de SOx y NOx); deposición húmeda (la que es arrastrada por la lluvia o por la nieve) y deposición por
nubes, niebla y oculta (la que entra por rocío o escarcha).
En la deposición húmeda, el arrastre por precipitación va precedido de un proceso de lavado en
virtud del cual las sustancias contaminantes se unen a las nubes o gotitas de precipitación.
En la deposición seca, los gases y aerosoles pasan directamente de la atmósfera a la superficie
del suelo, del agua o de la vegetación. La tasa de deposición seca es función de cuatro factores: la
concentración de contaminantes en la atmósfera, la naturaleza físico-química de la especie
depositada, la capacidad de transporte turbulento de la capa límite y la capacidad receptora de la
superficie para capturar o absorber gases y partículas.
Se suele distinguir la deposición seca de materia particulada y de partículas y aerosoles, según
las dimensiones de las unidades depositadas.
La vegetación intercepta directamente el agua y los contaminantes de las nubes, de la niebla, del
rocío y de la escarcha; que dan lugar a la deposición por nubes, niebla y oculta. La concentración de
la deposición oculta es superior a la de la lluvia y el agua interceptada puede superar a la precipitación
anual en estaciones de elevada pluviosidad.
Las substancias contaminantes existentes.
Las substancias contaminantes presentes en el aire son la fuente próxima de los materiales de la
deposición, pero su concentración en una estación y momento determinados depende de la situación y
actividad de los focos de emisión en los que se originan. Las condiciones atmosféricas de la Capa
Límite Planetaria Superficial de la Tierra determinan la reactividad y el movimiento de los
contaminantes y por ende la naturaleza final de los depósitos y la magnitud de la tasa de deposición.
El proceso global de deposición comprende la emisión (de gases polvo y aerosoles), el
transporte y alteración y la deposición próxima (seca de gases y polvo principalmente) y distal
(deposición húmeda en su mayor parte).
Lo mismo la deposición húmeda que la seca ofrecen dos componentes diferenciados por su
dependencia de la superficie receptora. Un componente que no depende del receptor es el arrastre por
precipitación de lluvia o nieve en la deposición húmeda y está formado por polvo en la deposición
seca. El otro componente que depende del receptor está formado por la deposición oculta y recogida
de nieblas en la húmeda; y por gases y aerosoles adsorbidos, gases absorbidos y polvo acumulado en
la deposición seca.
Los procesos de naturaleza físico-química que se desarrollan en la superficie de la cubierta
vegetal son de notable complejidad. En la superficie de las copas se produce la acumulación de polvo
y la absorción y adsorción de gases de la deposición seca; la entrada de deposición húmeda y el
lavado por la lluvia de la deposición seca acumulada durante los períodos sin precipitación. Se
produce, además, una concentración de los elementos disueltos o en suspensión por efecto de
evaporación del agua interceptada. Y, por si esto fuese poco, tiene lugar un flujo de doble sentido
entre el interior y exterior de la vegetación que origina el intercambio de sustancias a través de los
poros con adsorción de fuera hacia dentro y lixiviación de dentro hacia fuera. La complejidad de estos
procesos dificulta la determinación del origen de los contaminantes y la cuantificación de las
fracciones que entran por diferentes vías y en distintas formas.
Deposición húmeda (D)
Deposición Seca (A)
Sedimentación
Absorción
Impactación
Depósito de
Minerales en
las copas
(interior/exterior)
Absorción
foliar
Lixiviado
Actividad de
la fauna
Lavado
Trascolación y escurrimiento (T+S)
Para analizar los flujos de entrada de elementos y sustancias procedentes de la atmósfera y
sustancias procedentes de la atmósfera se definen y cuantifican los siguientes flujos de agua y agua
más elementos.
Flujos de agua
Precipitación incidente
Precipitación por trascolación
Precipitación por escurrimiento
Precipitación neta
Pérdida por interceptación
Concentración de iones
(Pi)
(PT)
(PS)
(PN)
(Ei)
de la precipitación incidente
(Ci)
de la trascolación
(Ct)
del escurrimiento
(Cs)
Flujos y relaciones
Caminos de entrada
Conceptos
Términos
definidos
Flujos
calculados
Precipitación
incidente
Trascolación
Escurrimiento
Volumen de agua
Pi
PT
PS
Concentración iónica
Ci
Ct
Cs
Deposición húmeda
D = PiCi
T = PT·Ct
S = PS·Cs
N=PT(Ci-Ct)
NS=PS(Cs-Ci)
Deposición neta
Tasa de concentración
Tasa de concentración neta
Tasa de deposición
Tasa de deposición neta
TC =
Ct
Ci
TCN =
TD =
C t − Ci
Ci
T PT·C t
=
D Pi ·C i
TDN =
NT PT(C i - C t )
=
D
Pi C i
Para desarrollar un programa de seguimiento de los efectos de la contaminación atmosférica
sobre la salud de los bosques, es necesario disponer de una estimación de la cantidad de
contaminantes que entran periódicamente por unidad de superficie.
Dada la enorme extensión de las áreas forestales y la falta de información sobre la variación
espacial y temporal de los niveles de deposición, se necesita un dispositivo de muestreo que
proporcione dicha información de forma continuada.
Pero los métodos de muestreo disponibles que proporcionan mediciones precisas son de tan
elevado coste de implantación y mantenimiento, que resultan inaccesibles si se quiere disponer de una
intensidad de muestreo suficiente para conseguir datos representativos. De ahí que se hayan
desarrollado métodos de menor complejidad y coste que hacen posible llevar a cabo estimaciones de
la magnitud de la deposición total, midiendo el volumen de precipitación a través de tres vías de
entrada y la concentración de iones de esos flujos, de modo que los resultados obtenidos permitan
calcular la deposición húmeda, estimar la deposición seca y caracterizar los procesos de interacción
que tienen lugar en las copas.
Este método que hace posible superar las dificultades de los métodos de precisión, a costa de
reducir ésta, se suele denominar método de TRASCOLACIÓN (THROUGHFALL en inglés), porque
en él es muy importante la medición del caudal y la concentración de un flujo que recibe este nombre.
Flujo formado por la fracción de la precipitación incidente (Pi) que incide sobre la cubierta vegetal y
llega al suelo por una de estas tres vías:
1. directamente a través de los huecos sin entrar en contacto con la superficie de la cubierta
(PTd)
2. por goteo (PD) después de mojar la superficie de las copas e interaccionar con ellas
arrastrando parte de la deposición seca previamente acumulada
3. por escurrimiento tronco abajo después de seguir la vías 2 ó 1 anteriores (PS)
La otra fracción de la precipitación incidente es la porción de la interceptación retenida sobre la
superficie de las copas y troncos que se evapora desde estas superficies (PI).
PT (agua de trascolación) = PTo (agua de trascolación directa) + P (agua de goteo)
PS (agua de escurrimiento)
PI (agua de interceptación evaporada)
Comparando el caudal de estos flujos (PT y PS) así como el contenido iónico de los mismos (T
y S) con el caudal (PA) y el contenido iónico (A) de otro flujo llamado deposición aparente, se
calcula la deposición total (DT) de elementos, después de llevar a cabo algunas correcciones mediante
el ajuste de un modelo de copas que establece el equilibro de cargas y masas.
Período
previo al de
Precipitación
Deposición seca
A2
A1
Precipitación incidente (Pi)
Deposición húmeda
Pi
D
Pi
(D)
lavado
lavado
PEi
A1
Escurrimiento
PS
(S)
Período de
lluvia
Trascolación
PTo+PD = PT
(T)
El dispositivo para recoger las muestras de agua de los tres flujos seleccionados [Precipitación
incidente (Pi), trascolación (PT) y escurrimiento (PS)] se ha de distribuir dentro del área forestal
objeto de seguimiento, de modo que queden representadas el máximo número posible de factores que
afectan a los proceso implicados en la deposición. Resulta imposible un despliegue con suficiente
densidad de muestreo para extender la estimación a toda la superficie mediante una interpolación
simple; por lo que será preciso introducir covariables, de medición más fácil que faciliten dicha
extensión aplicando métodos multiestadísticos y geoestadísitcos.
Las coordenadas de situación geográfica (longitud, latitud y altitud) y alguna medida de la
proximidad al mar son parámetros de valor constante para cada punto que condicionan la clase y
cuantía de la deposición. Los parámetros meteorológicos de precipitación, temperatura, radiación,
velocidad y dirección del viento dominante son variables disponibles en los puntos de la red nacional
TP. La información ambiental regular, sobre localización los focos de emisión y sobre contenido de
contaminantes de la atmósfera, proporciona igualmente covariables útiles para el escalamiento de las
estimaciones.
A pesar de las limitaciones derivadas de la amplia escala de referencia (malla de 250 km de
lado) es de mucha utilidad la información EMP, para evaluar la incertidumbre de las predicciones.
Toda la información obtenida en la red de muestreo del dispositivo de seguimiento y la
procedente de las bases de datos que acabamos de referir, permitirán aplicar modelos de transporte y
métodos de inferencia, para determinar la fracción de deposición seca, utilizando los parámetros
meteorológicos y la concentración de contaminantes del aire. El flujo se obtiene como producto de la
concentración por la velocidad de deposición. La velocidad se calcula utilizando un modelo de
multiresistencia (HILES et al, 1986).
El modelo de resistencia sirve para acoplar los procesos individuales, algunos dependientes de
la superficie o del contaminante. Siendo las tres resistencias principales la aerodinámica (Ra), la
próxima a la superficie límite (Rl) y la resistencia de superficie (Rs). Las resistencias (Ra) y (Rl)
pueden estimarse a partir de los perfiles de velocidad del viento, de la radiación y la rugosidad de la
superficie. Los valores de (Rc) se obtienen mediante estudios micrometeorológicos y métodos de
cámara controlada.
La herramienta realmente disponible es el método de TRASCOLACIÓN que proporciona una
estimación de la deposición total de contaminantes como el S y N.
Sólo en localizaciones aisladas en las que se están desarrollando estudios de microcuencas o se
dispone de torres meteorológicas se podrá disponer de forma esporádica de datos de deposición
procedentes de métodos.
Micrometeorológicos (perfiles y eddy correlation method)
Balance de masas y
Técnicas de inferencia
Modelos del tipo EDACS permiten extrapolar las estimaciones obtenidas de forma regular.
El sistema de seguimiento español dispone de 14 estaciones de medición de deposición en
períodos quincenales. Existiendo otras doce instalaciones permanentes para el seguimiento de áreas
más reducidas de ámbito provincial.
Objetivo del seguimiento. Seguimiento de la Contaminación Atmosférica.
En términos generales se pretende conocer el efecto perturbador que produce un determinado
nivel de deposición de un elemento o sustancia (N, S, metal pesado) sobre un ecosistema o conjunto
de ecosistemas.
Pero este objetivo enunciado de esta forma tan general tiene que ser matizado en todos sus
términos y aspectos.
En primer lugar es necesario precisar: de qué manera se evalúa el efecto perturbador o
perturbación, cómo se expresa esta evaluación y cómo se refiere a los diferentes ecosistemas de una
zona determinada.
Ante un valor determinado de la deposición y entrada de un elemento el proceso de recogida de
información y análisis de la situación permitirá contestar a todos o algunas de las cuestiones
siguientes:
a) ¿Se verá afectado el ecosistema a corto plazo con este nivel de contaminación?
b) ¿Con qué nivel de deposición media anual sostenido indefinidamente quedará afectado
irreversiblemente el ecosistema a largo plazo?
c) ¿Cuál es el porcentaje de ecosistemas que quedan protegidos o libres de perturbación
irreversible, para un determinado nivel de sustancia contaminante concreta?
La respuesta a las cuestiones anteriores, en una situación dada, depende
Para un ecosistema
a2) Del nivel de deposición por debajo del cual el ecosistema no se ve afectado en un
elemento o componente sensible de modo inmediato o a corto plazo.
Este nivel se denomina umbral actual de deposición (para ese ecosistema y elemento
sensible de referencia).
b2) Del nivel por debajo del cual el ecosistema no sufre daños significativos en alguno de
sus elementos sensibles, de modo irreversible según los conocimientos del momento.
Este nivel se denomina carga crítica para ese ecosistema y ese componente sensible.
- Para un conjunto de ecosistemas
c2) De los niveles de deposición N5, N25, N50, N75, N95,… por debajo de los cuales
respectivamente el 5%, el 25%, el 50%, el 95%, etc de los ecosistemas quedan
protegidos de daños a2) o de daños irreversibles b2).
-
-
En el caso de dos o más substancias contaminantes y varios ecosistemas
d3) Del esquema de isolineas de igual protección (N5, N10,…, N95) para pares de valores
de deposición de ambas substancias.
Nivel de
deposición
del contaminante (D1)
75
50
25
5
Protección del 5% de los ecosistemas
25 %
50 %
75 %
Nivel de deposición del contaminante (D2)
7.
EL SISTEMA PANEUROPEO DE SEGUIMIENTO INTENSIVO Y CONTINUO DE
LOS ECOSISTEMAS FORESTALES
Panorama general
Los objetivos generales de este Programa, establecido en 1994, son:
- El seguimiento de los efectos sobre el estado y evolución de los ecosistemas forestales,
producidos por los factores de estrés naturales y antropogénicos (en particular la
contaminación atmosférica).
- Contribuir a un mejor conocimiento de las relaciones causa-efecto en el funcionamiento
de los ecosistemas forestales en varias partes de Europa.
Actualmente existen 862 parcelas de observación permanente (512 en la UE y 350 en varios
países no miembros). Estas parcelas fueron seleccionadas de forma que incluyen los principales
ecosistemas en cada país. Debido a su elección no aleatoria el conjunto de datos obtenidos no es
estadísticamente representativo de los bosques de Europa. En España se han seleccionado 53 parcelas,
de las cuales 12 están dotadas de una infraestructura idónea para la obtención de información
especial. (ver Figura 7.3)
El Programa de Seguimiento Intensivo incluye la evaluación del estado de las copas, el
crecimiento y la composición química de hojas y suelo en todas las parcelas. En un subconjunto de
parcelas se llevan a cabo mediciones adicionales que comprenden la deposición atmosférica,
parámetros meteorológicos, química de la solución del suelo y vegetación menor. Dentro de cada uno
de estos grupos de seguimiento se ha definido un número obligatorio y otro opcional de parámetros.
La resolución temporal de estas observaciones y mediciones es la siguiente:
Estado de las copas:
al menos una vez al año
Composición química de las hojas y acículas: cada 2 años
Química del suelo:
cada 10 años
Crecimiento/Incremento:
cada 5 años
Deposición atmosférica:
en continuo
Solución del suelo:
en continuo
Meteorología y Fenología:
en continuo
Vegetación menor:
cada 5 años
Teledetección y Fotografía aérea:
una vez
Calidad del aire y daños por ozono:
en continuo
7.1.
Objetivos
El principal objetivo del Programa es obtener una amplia visión de los impactos de la
contaminación atmosférica y otros factores de estrés sobre los ecosistemas forestales. En la figura 7.2
se muestran principales relaciones obtenidas de los datos del (PSIC).
7.2.
Objetivos adicionales
El (PSIC) se basa a la vez en el Esquema Europeo para la Protección de Bosques contra la
Contaminación Atmosférica (R 3528/86) y en el Programa Cooperativo Internacional sobre
Evaluación y Seguimiento de los Efectos de la Contaminación Atmosférica sobre los Bosques (ICPFOREST) bajo la Convención de Contaminación Atmosférica Transfronteriza de Larga-Escala.
Esto implica que los resultados tienen que servir para evaluar (según protocolos) las estrategias
de control de la contaminación atmosférica utilizadas en la UN/ECE.
En 1994 los países de la Convención firmaron el segundo protocolo sobre SOx, basado en el
concepto de ‘carga crítica’. En este contexto se define como cara crítica ‘una estimación cuantitativa
del nivel de deposición de uno o más contaminantes (p.e. N, S y metales pesados) por debajo del cual
no se producen efectos perjudiciales sobre un determinado agente sensible del medio ambiente (p.e.
suelo o ecosistema forestal) de acuerdo con el conocimiento presente’.
El concepto de cargas críticas se basa en la utilización de criterios químicos tales como la
relación Al/(Ca+Mg+K) en la solución del suelo para cargas críticas de acidificación. Criterios de
química foliar, como contenido de N en las hojas, se utilizan para determinar cargas críticas de N.
En términos generales el concepto de carga crítica para los bosques se basa en el concepto de
sostenibilidad a largo plazo del suelo forestal (en términos de disponibilidad de nutrientes y presencia
de elementos tóxicos). Este concepto está en consonancia con la tendencia general para debatir las
cuestiones de gestión medioambiental; incluyendo el cambio climático, la biodiversidad, la
contaminación atmosférica, en términos de sostenibilidad o desarrollo sostenible.
En lo que se refiere a su contribución al desarrollo de protocolos sobre contaminación
atmosférica y a esclarecer los efectos de las medidas actuales de control de emisiones, corresponden
al Programa de Seguimiento Intensivo los siguientes objetivos adicionales:
Respuesta de los ecosistemas forestales a los cambios en la contaminación atmosférica,
obteniendo las tendencias de los factores de estrés y el estado de los ecosistemas.
- Destino de los contaminantes en el ecosistema en lo que se refiere a acumulación,
liberación y lixiviado.
- Cargas críticas y niveles críticos de los contaminantes atmosféricos (SO2, NOx, NH3,
metales pesados) teniendo en cuenta los efectos sobre los ecosistemas y en relación con
las cargas actuales.
- Impactos de futuros escenarios de contaminación atmosférica sobre el estado (químico)
de los ecosistemas.
-
Recientemente, los objetivos del Programa fueron ampliados al campo de la biodiversidad y del
cambio climático. En este contexto el Programa pretende contribuir al desarrollo y seguimiento de
“criterios e indicadores de una gestión forestal sostenible”. Los objetivos del Programa Paneuropeo
relacionados con este campo se pueden formular como sigue:
Seguimiento del secuestro neto de carbón por los bosques europeos, para mejorar la
evaluación del balance global del carbono y evaluar la influencia de los cambios
climáticos debidos a los gases de efecto invernadero sobre los ecosistemas forestales.
- Desarrollo futuro y seguimiento de indicadores relacionados con las múltiples funciones
del bosque para evaluar su sostenibilidad a largo plazo, tales como salud del bosque,
producción, composición específica de la vegetación menor y funciones protectoras del
suelo y de los recursos hídricos.
-
Las evaluaciones científicas se deben concentrar en la investigación de las relaciones entre
parámetros que describen el estado de los bosques (tales como defoliación, crecimiento, nutrición) y
los parámetros que describen factores que ejercen alguna influencia sobre el estado (como
características de la estación y de la masa, meteorología y deposición).
Hay que hacer notar que el (PSIC) no incluye una investigación en profundidad sobre las
relaciones causa-efecto. El conjunto de datos disponible se usa para verificar la hipótesis actual sobre
el impacto de los factores de estrés, incluyendo la contaminación atmosférica a escala europea.
7.3.
Hipótesis respecto a las relaciones causa-efecto
Las cuatro principales hipótesis respecto a las relaciones causa-efecto en los ecosistemas
forestales se refieren a:
Estrés natural. La hipótesis de estrés natural se centra en el efecto desfavorable de las
condiciones, meteorológicas adversas (especialmente la sequía), las plagas y
enfermedades, ataques por hongos como principales causas del daño.
Según esta hipótesis no se produce un deterioro generalizado de los bosques a gran
escala sino variaciones aleatorias inducidas por los factores de estrés.
Impacto directo de la contaminación atmosférica. Esta hipótesis se refiere al impacto negativo
de las concentraciones elevadas de SO2, NO2 y O3 sobre las copas. Incluye: el efecto
sobre las hojas y acículas (cutícula y estomas) que causa sequía fisiológica; desajustes
en la alocación de carbono que produce un debilitamiento del sistema radicular; y un acelerado
proceso de lexiviación foliar que afecta al estado nutricional.
Acidificación del suelo. Esta hipótesis se centra en el proceso de acidificación del suelo debida a
la deposición de S y N. Incluye: la pérdida de cationes básicos del suelo y la
consiguiente deficiencia nutricional (especialmente de Mg); la liberación de aluminio
tóxico que afecta el crecimiento de las raicillas e inhibe la absorción de cationes básicos;
y un descenso del pH que afecta a los procesos de mineralización y la consiguiente
disponibilidad de nutrientes. La liberación de Al afecta, también, a la dinámica de
metales pesados.
Eutrofización del suelo. Esta hipótesis se refiere al efecto producido por la entrada de N en
exceso. Exceso que puede causar una deficiencia de cationes básicos debido a su elevada
demanda inducida por un aumento inicial del crecimiento y sequía fisiológica; y porque
esta entrada elevada de N favorece el crecimiento de la biomasa de las copas, mientras
que el crecimiento de las raíces apenas se ve afectada. Otras referencias en la literatura
científica destacan el hecho de que una excesiva disponibilidad de N en las hojas
produce un aumento de la sensibilidad al estrés natural, como por ejemplo el producido
por el frío o por ataque de hongos. Finalmente una entrada elevada de N puede
originar una disminución de la biodiversidad en la vegetación menor.
Además, parece conveniente asumir que los ecosistemas forestales responden a los
factores de estrés de forma diferente en cada región geográfica.
7.4.
Idoneidad de los datos disponibles
Conjunto de datos disponibles. El Programa proporciona información de un elevado número de
parcelas en toda Europa, comprendiendo datos sobre:
• Factores de estación. Características de la estación y sobre la historia de la gestión
forestal.
• Factores de estrés. Datos meteorológicos de deposición, plagas y enfermedades.
• Estado biológico del ecosistema. Estado de las copas, crecimiento, biodiversidad y
vegetación menor (vegetación sobre la superficie del suelo).
• Estado de las características químicas del ecosistema. Contenido foliar de nutrientes,
estado nutricional y químico del suelo, química de la solución del suelo.
• Estado del sistema hídrico.
La base de datos de Nivel II permite establecer relaciones entre el estrés (factores de estación y
de estrés) y los efectos (estado ecológico y químico del ecosistema), de acuerdo con los objetivos
(PSIC).
La figura 7.2 muestra como el estado de los parámetros químicos del ecosistema está
influenciado principalmente por los factores de estación y de estrés, mientras que el estado ecológico
se ve afectado por los factores de sitio , de estrés y de estado químico.
El programa se concentra intensamente en los efectos sobre la parte aérea (estado de las copas,
crecimiento y vegetación subarbórea) y en los impactos químicos. Esto último concuerda con lo
expuesto al hablar de las cargas críticas.
En lo que se refiere a la utilización de modelos basados en procesos hay que hacer notar que la
información de las relaciones causa-efecto es muy limitada. La base de datos no contiene información
sobre procesos fisiológicos, ciclo de nutrientes (absorción foliar, desfronde, mineralización, absorción
radicular), transformación de nitrógeno y procesos geoquímicas (nitrificación, meteorización). Esta
información puede obtenerse, o bien de estudios adicionales llevados a cabo en algunas parcelas (p.e.
estudios de desfronde y mineralización), o de otros estudios de campo y laboratorio (p.e. Proyecto
BIATEX, NITREX y EXMAN). En relación con los modelos orientados en procesos la base de datos
sólo contiene información de variables de estado, para su predicción por los modelos, pero no sobre
tasa de variación de variables, excepto para factores externos de estrés (en algunas parcelas). En
cuanto a modelos basados en procesos, los datos sólo pueden usarse para inicializar el modelo o para
validarlo, pero no esclarecer lo que sucede.
Incluso los modelos estadísticos empíricos, que obtienen relaciones entre los parámetros clave
que describen los factores y los efectos, pueden verse muy limitados en ciertas situaciones. Tal es el
caso en el que se necesita un número de datos mayor que los disponibles en las parcelas. El número
de factores que influyen en el estado ecológico es frecuentemente elevado, como en el caso del estado
de las copas. Esto implica no sólo que la relación es compleja sino también que una evaluación
estadística significativa de la relación requiere un gran número de rodales. Utilizando el estado de las
copas como variable respuesta, los modelos de regresión tienen que ser ajustados separadamente para
cada especie, en la medida que los efectos de las variables predictoras son diferentes para cada
especie. Teniendo en cuenta los grados de libertad de cada variable predoctora y el número de árboles
incluidos en el Programa de Seguimiento Intensivo, es necesario limitar los estudios de correlaciones
a los principales grupos de especies, empezando por pinos, abetos, robles y hayas.
7.5. Estudios posibles teniendo en cuenta los objetivos
Para cumplir los objetivos propuestos se llevan a cabo estudios de:
7.6.
•
Correlaciones, relacionando factores de estación y estrés con el estado del ecosistema
(principal objetivo del Programa).
•
Tendencias, para esclarecer la respuesta del estado de los ecosistemas a las tendencias
de los factores, de forma estadísticamente significativa.
•
Balance de Entradas/Salidas, para describir el efecto de los contaminantes atmosféricos.
•
Cargas críticas, para clarificar la sostenibilidad a largo plazo de los impactos
atmosféricos.
•
Impacto futuro, utilizando los datos para inicializar y validar modelos capaces de
predecir los impactos futuros.
•
Expansión o ampliación de escala, para extender los efectos a gran escala, combinando
los datos de Nivel II y otros (Nivel I, inventarios forestales, etc.).
Principales Parámetros clave para evaluar
Tipo de parámetro
Ecológico
• estado de las copas
• crecimiento
• vegetación inferior
Químico
• composición química foliar
• composición del suelo
nutrientes
acidez
elementos tóxicos
solución del suelo
Estrés
• características de la estación
estrés biótico
contaminación
atmosférica
meteorológicos
Parámetro clave
Defoliación y decoloración
Altura y diámetro de los árboles
Índice de vegetación
N, P, S, Ca, Mg, K, N/P, N/Mg, N/K, Fe,
Mn, Cu, Zn
C, N, P, Ca, Mg, K, C/N, N/P
pH, saturación de bases
Pb, Cd, Cu, Zn
SO4, NO3, NH4, Ca, Mg, K, Al, pH, DOC
Especies, edad, clima, altitud, tipo de suelo
Tipos de daños
O3, SO2, NOx, NH3 en el aire
SO4, NO3, NH4, Ca, Mg, K, pH en la
deposición aparente y en la trascolación
precipitación, temperatura, humedad,
radiación, viento
Además de los anteriores se obtienen opcionalmente otros parámetros:
Suelo: capacidad de intercambio catiónico en la capa orgánica, que es de interés para aplicar al
suelo modelos de predicción de futuros impactos, y contenido total de cationes en los horizontes
minerales que es necesario para obtener tasas de meteorización, dato requerido para la
evaluación de cargas críticas.
Foliar: se incluyen aquí el Na y el B que están fuertemente influidos por la contaminación.
Deposición Cl, y Na: de gran utilidad para verificar la calidad de los datos de deposición.
Contenido de metales pesados en la deposición y solución del suelo.
Figura 7.1. Esquema de procesos afectados y mecanismos de respuesta de los ecosistemas forestales
al estrés producido por contaminación
Figura 7.2. Diagrama de flujo de las relaciones entre el estado de un ecosistema forestal y los
factores de estrés
Figura 7.3. Red Europea de Nivel II. ESPAÑA
Figura 7.4. Distribución geográfica de las parcelas de Nivel II
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