NOMBRE: DANIEL ALEJANDRO CARRIÓN CORONEL FECHA: 16/07/2023 INSTRUMENTACIÓN PARA MONITOREO DE UN ECOSISTEMA DELICADO (BOSQUE SECO DE MANGAHURCO, UBICADO EN LA PARROQUIA MANGAHURCO, CANTÓN ZAPOTILLO, PROVINCIA DE LOJA, ECUADOR) 1. INTRODUCCIÓN: Los bosques secos son formaciones vegetales que presentan características distintivas, donde más del 75% de las especies vegetales pierden sus hojas estacionalmente (Aguirre et al., 2006; Linares, 2004; Aguirre, 2013). Estos bosques se desarrollan en condiciones climáticas extremas, con una precipitación anual que fluctúa entre 350 y 800 mm y una temporada seca de al menos cinco a seis meses (Pennington et al., 2000). A nivel mundial, se estima que existen aproximadamente 530 millones de hectáreas de bosques secos, siendo América Latina responsable del 66,7% de esta superficie (Klitgaard et al., 1999; Lamprecht, 1990; Linares, 2004). En Ecuador, los bosques secos costeros forman parte de la región Tumbesina del Pacífico ecuatorial, que abarca 135,000 km2 y se extiende desde el suroeste de Ecuador hasta el noroeste de Perú (Aguirre et al., 2006; Aguirre, 2013). En Ecuador, los bosques secos se encuentran en dos áreas principales: la costa pacífica central, que abarca Esmeraldas, Manabí, Santa Elena y Guayas, y la costa sur y las estribaciones occidentales de los Andes, que incluyen El Oro y Loja (Aguirre, 2013). En particular, los bosques secos de la provincia de Loja, en Ecuador, han sido históricamente afectados por la sobreexplotación y degradación debido a la extracción de madera, la expansión de la frontera agrícola, los incendios forestales, el sobrepastoreo, la caza y las prácticas inadecuadas de recolección de miel (Paladines, 2003). Estas actividades humanas han provocado cambios en la composición florística, estructura y dinámica de los bosques secos. En el área occidental de la provincia de Loja, existen zonas boscosas poco intervenidas, como Mangahurco, Bolaspamba y Cazaderos. El bosque seco de Mangahurco es un ecosistema delicado ubicado en la parroquia Mangahurco, cantón Zapotillo, provincia de Loja, Ecuador. Este bosque presenta una gran biodiversidad y desempeña un papel crucial en la conservación de la flora y fauna nativa, así como en la regulación del ciclo hidrológico regional. El presente informe tiene como objetivo proponer una estrategia de instrumentación para el monitoreo de este ecosistema, con el fin de comprender mejor su funcionamiento y contribuir a su gestión sostenible. 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Monitoreo. El monitoreo se refiere a la recopilación y análisis de observaciones repetidas con el objetivo de evaluar cambios en la condición y progreso hacia el logro de metas de manejo (Elzinga et al., 1998). Por lo general, se utiliza para evaluar cambios o tendencias en uno o varios recursos (Block et al., 2001). El monitoreo del impacto del manejo forestal en los atributos ecológicos y productivos de un bosque es esencial dentro del enfoque moderno de manejo forestal, ya que forma parte integral del manejo adaptativo (Stankey et al., 2005). El manejo adaptativo se basa en utilizar la información recopilada durante las acciones de manejo para ajustar y mejorar las futuras acciones. El monitoreo juega un papel fundamental al detectar cambios tanto deseables como indeseables en las condiciones del bosque y establecer relaciones con las operaciones de manejo y otros factores. Esto permite mejorar el plan de manejo y dirigir las unidades de manejo hacia un estado deseado de producción que también contribuya a la conservación de los bosques. 2.2 Relación entre los bosques y el agua: Los bosques desempeñan un papel fundamental en el ciclo del agua, ya que están estrechamente vinculados a este recurso vital. Cuando se gestionan de manera sostenible, los bosques y los árboles pueden contribuir a mejorar la calidad, cantidad y disponibilidad del agua a lo largo del tiempo, al tiempo que reducen los riesgos asociados con el agua, como inundaciones, erosión del suelo y sequías. Además, favorecen la regulación de las temperaturas extremas y la generación de lluvia, lo que ayuda a estabilizar el clima a nivel local y regional, proteger la salud de las personas y apoyar la agricultura (Ellison et al., 2017; FAO, 2022). En la actualidad, más de 2,000 millones de personas viven en países con estrés hídrico y aproximadamente 4,000 millones de personas experimentan escasez grave de agua durante al menos un mes al año (UNESCO, 2019; UN Water, 2021; FAO, 2020). Al mismo tiempo, desde el año 2000, la frecuencia de desastres relacionados con inundaciones y sequías ha aumentado en un 134% y un 29%, respectivamente (WMO, 2021). Estos desafíos hídricos se verán agravados por el cambio climático y, a su vez, afectarán negativamente la producción agrícola necesaria para satisfacer las demandas de una población mundial en crecimiento (FAO, 2020). 3. MATERIALES Y MÉTODOS En muchos países de América Latina y el Caribe (LAC), las tecnologías utilizadas para establecer cambios en biomasa y daños en árboles en inventarios forestales han sido similares durante décadas. Estas tecnologías cumplen funciones críticas, como la medición de variables dasométricas para calcular la biomasa extraída por la cosecha de madera, el monitoreo de degradación por daños en vegetación remanente y la estimación de reservas de carbono en los bosques. Algunas de las herramientas manuales comúnmente utilizadas incluyen: ➢ Cintas diamétricas: Para medir el diámetro de los árboles y calcular la biomasa. ➢ Cintas métricas: Para medir la altura de los árboles y otras dimensiones. ➢ Clinómetros: Para medir ángulos y calcular alturas de árboles. ➢ Forcípulas e hipsómetros: Para medir la densidad y la altura del dosel. ➢ Registros electrónicos de datos de inventario mediante el uso de teléfonos móviles y tabletas: Para agilizar la recopilación y el procesamiento de datos. En los últimos años, el uso de instrumentos de medición electrónicos ha aumentado debido a sus ventajas en términos de integración de funciones, reducción del tiempo de medición y una menor incertidumbre en la toma de datos. Los sensores remotos, como el LiDAR (Light Detection and Ranging), también han sido utilizados para estimar la biomasa y cambios en áreas de bosque, siempre y cuando estas áreas sean lo suficientemente grandes para ser detectadas y medidas por estas tecnologías. Los sensores LiDAR terrestres, aunque pueden tener costos elevados, son capaces de capturar perfiles verticales de vegetación que permiten estimar la biomasa en función de características del rodal, como la altura del dosel o la densidad de copas. También son útiles para caracterizar perturbaciones, recuperación y cambios naturales de sucesión en el bosque. Es importante destacar que, aunque estas tecnologías son valiosas para el monitoreo y la evaluación de los bosques, su elección y aplicación deben tener en cuenta factores como la escala del área a monitorear, la disponibilidad de recursos, la precisión requerida y la capacidad técnica del equipo de trabajo. La combinación de tecnologías manuales y electrónicas con sensores remotos puede proporcionar una visión más completa y precisa de la salud de los bosques y ayudar a los esfuerzos de conservación y manejo sostenible. 3.1 Aplicaciones móviles e imágenes satelitales Las aplicaciones móviles a través de teléfonos inteligentes y tabletas tienen el potencial de ser alternativas eficientes y de bajo costo para el registro de datos en el monitoreo forestal. Estas aplicaciones ofrecen ventajas al usar formularios de inventarios electrónicos con opciones predeterminadas, lo que reduce errores y facilita la recopilación de información. Para evaluar los impactos en la cobertura boscosa, las mediciones manuales de áreas de claros de bosque y distancias son precisas, pero pueden ser costosas en áreas extensas. En cambio, el uso de tecnologías de sensores remotos, como imágenes Landsat y Sentinel, permite estimar áreas perturbadas a menor costo y esfuerzo, aunque su precisión para identificar pequeños cambios en superficies boscosas puede ser limitada. Las imágenes satelitales de alta resolución, como las de los satélites RapidEye y DigitalGlobe, ofrecen resoluciones espaciales y temporales más finas, adecuadas para el monitoreo de áreas bajo manejo forestal y para detectar cambios fenológicos y actividades de tala ilegal en bosques. Además, los sensores LiDAR, portados por aeronaves como drones o helicópteros, permiten estimar cambios en la estructura vertical del bosque y proporcionar información relevante sobre los recursos forestales. El uso de tecnologías móviles, sensores remotos e imágenes satelitales ofrece una variedad de herramientas para el monitoreo forestal, con diferentes niveles de precisión y costos asociados. Estas tecnologías pueden ser especialmente útiles en el monitoreo de grandes áreas y en la planificación y gestión sostenible de los bosques. Los drones han sido probados en el monitoreo y vigilancia de áreas forestales para obtener una mejor comprensión de la estructura de los bosques en el contexto de inventarios. Brasil es el único país en la región con experiencias continuas en el uso de drones para este propósito. Aunque su uso aún tiene un alcance limitado, los drones ofrecen ventajas en comparación con otras tecnologías, ya que permiten acoplar cámaras fotográficas o sensores como LiDAR y generan información en tiempo real. También facilitan el postprocesamiento, reducen la dependencia de ciertas condiciones ambientales (como la nubosidad) y mejoran el monitoreo en áreas inaccesibles o con restricciones de costos y limitaciones legales. Para el uso de imágenes de sensores remotos, generalmente se requieren programas informáticos para su interpretación y análisis. En la región de Latinoamérica y el Caribe, ARCGIS, ERDAS y ENVI son los más comúnmente utilizados. Sin embargo, la capacitación especializada necesaria para utilizar estos softwares puede restringir su uso para muchos actores clave. En los últimos años, la disponibilidad de software libre de sistemas de información geográfica y plataformas tecnológicas globales como Google Earth Engine y Global Forest Watch han facilitado el uso de imágenes satelitales para la toma de decisiones, al presentar alternativas accesibles para la interpretación. Aunque el monitoreo basado únicamente en sensores remotos sigue siendo un desafío para la evaluación de la degradación de bosques, la afectación de la biodiversidad, las reservas de carbono y los servicios ecosistémicos, se recomienda utilizarlos en conjunto con otros métodos de recopilación de información en el área de interés. Se sugiere desarrollar aplicaciones con funciones múltiples que permitan el registro geográfico, dasométrico, económico y de indicadores de impacto en el bosque. Además, es necesario realizar investigaciones comparativas sobre el costo y la precisión entre la información proporcionada por sensores remotos de alta resolución y el monitoreo directo en el campo en áreas bajo manejo forestal, para comprender mejor su potencial y tomar decisiones silviculturales informadas. 3.2 Medición y monitoreo de emisiones de carbono Para medir y monitorear los flujos de carbono causados por impactos del aprovechamiento forestal, se utilizan diversas tecnologías y metodologías. Algunas de las tecnologías y recursos informáticos más relevantes son: ➢ Metodología de Pearson et al. (2014): Es una metodología ampliamente utilizada para calcular las emisiones de carbono en bosques bajo aprovechamiento forestal. Considera la biomasa del volumen extraído, la biomasa dañada en el proceso y la biomasa dañada por la construcción de infraestructura auxiliar. ➢ Calculadoras de carbono: Existen varias calculadoras de carbono, como EXACT, CAT AR, CAT SFM, TARAM, MAIA, CO2Fix, CO2Land, y CAMFOR, que facilitan el cálculo de reservas y flujos de carbono. Estas herramientas apoyan la toma de decisiones y pueden ser útiles para un grupo diverso de usuarios del bosque. ➢ GlobAllomeTree: Es una plataforma en línea que cuenta con recursos útiles para el cálculo de reservas de carbono y una base de datos colaborativa para la construcción colectiva de ecuaciones con mayores niveles de precisión. ➢ Medición de la respiración del ecosistema boscoso: Para medir la respiración de diferentes componentes del ecosistema boscoso (como suelo, microorganismos, hojarasca y biomasa), se utilizan equipos de medición de gases y torres de Eddy Covarianza. Sin embargo, estas tecnologías aún no se han ensayado ampliamente en áreas de manejo forestal con fines comerciales. ➢ Aplicativos para el monitoreo silvicultural: Se sugiere el desarrollo de aplicaciones que incluyan la estimación de emisiones de carbono. Específicamente, se recomienda retomar el uso de calculadoras de carbono adaptadas para teléfonos móviles y también considerar la adaptación del software Fantallometrik (disponible en la plataforma GlobAllomTree) para su difusión entre más usuarios y actores de la cadena forestal. Estas tecnologías y recursos informáticos son fundamentales para una gestión forestal sostenible y la toma de decisiones basadas en datos precisos y actualizados sobre los flujos de carbono en los bosques sometidos a aprovechamiento. 3.3 Trazabilidad del aprovechamiento de árboles maderables de bosques naturales La trazabilidad del aprovechamiento de árboles maderables en bosques naturales implica el desarrollo de prácticas, protocolos y sistemas de control que permitan seguir el rastro de los productos forestales desde su origen hasta el consumidor final. En la región de Latinoamérica y el Caribe (LAC), existen diversas tecnologías y dispositivos utilizados para el marcado de productos forestales y el monitoreo de su movimiento a lo largo de la cadena de suministro. Algunas de las tecnologías y dispositivos utilizados para el marcado y seguimiento son: ➢ Marcado con pintura y placas metálicas o plásticas: Es una de las formas más comunes de marcar árboles y productos forestales para identificar su origen y legalidad. ➢ Marquilla forestal: Algunos países, como Panamá, utilizan marquillas forestales para el seguimiento de la madera. ➢ Códigos de barras, códigos QR, RFID y tecnología molecular: Estas tecnologías permiten la lectura electrónica de los productos forestales y proporcionan información sobre su procedencia y características. Los sistemas de monitoreo de trazabilidad en la región generalmente se enfocan en la fiscalización de cargamentos o lotes completos, basándose en documentos que amparan la movilización legal de los productos. Se están implementando sistemas informáticos integrados con tecnologías de teléfonos móviles y códigos QR para facilitar la transferencia y procesamiento de la información. Las exigencias de los países compradores de madera impulsan la adopción de sistemas de trazabilidad que involucran innovaciones tecnológicas. La certificación del manejo forestal y de la cadena de custodia se convierte en un mecanismo de mercado para demostrar la legalidad de los productos forestales. Se recomienda el desarrollo de sistemas integrados que incluyan aplicaciones para dispositivos móviles, instrumentos para lectura de dispositivos y plataformas en la web para la cubicación de madera, identificación de especies comerciales y registro y control de la extracción y movilización de productos. También se sugiere estandarizar el uso de códigos y la información registrada para facilitar el seguimiento a nivel nacional y en los mercados internacionales de productos forestales. Sin embargo, existen limitantes como la falta de capacidades humanas para el uso adecuado de tecnologías, la disponibilidad limitada de servicios como electricidad e internet en áreas rurales y los costos de equipos y accesorios. Superar estas barreras será crucial para lograr una trazabilidad efectiva y legal en el sector forestal de la región. 5. Diseño del sistema de monitoreo: El objetivo del sistema de monitoreo es obtener datos e información clave sobre el bosque seco de Mangahurco para comprender mejor su funcionamiento, evaluar su estado de conservación, identificar posibles amenazas y contribuir a su gestión sostenible y conservación a largo plazo. Componentes del sistema de monitoreo: ➢ Inventario florístico y faunístico: Realizar un inventario completo de la flora y fauna presente en el bosque seco de Mangahurco. Esto incluye la identificación y registro de todas las especies de plantas y animales presentes en el área, así como su abundancia y distribución espacial. ➢ Monitoreo climático: Instalar estaciones meteorológicas dentro del bosque seco para medir y registrar datos climáticos como temperatura, humedad, precipitación, velocidad y dirección del viento. Estos datos ayudarán a entender las condiciones ambientales y cómo afectan al ecosistema. ➢ Monitoreo de vegetación: Utilizar tecnologías como imágenes satelitales y drones para realizar un monitoreo periódico de la cobertura vegetal y cambios en la estructura del bosque. Esto permitirá detectar posibles deforestaciones, regeneración natural y cambios en la composición florística. ➢ Monitoreo de fauna: Utilizar cámaras trampa y técnicas de monitoreo acústico para registrar la presencia y actividad de animales en el bosque. Esto proporcionará información sobre la biodiversidad y la importancia del bosque para diferentes especies. ➢ Monitoreo de calidad del agua: Realizar análisis periódicos del agua de los ríos y arroyos dentro del bosque para evaluar la calidad del agua y su influencia en el ecosistema. ➢ Monitoreo de incendios forestales: Instalar torres de vigilancia y sistemas de detección temprana de incendios para prevenir y combatir incendios forestales, que son una de las principales amenazas para los bosques secos. ➢ Trazabilidad y seguimiento de actividades humanas: Implementar sistemas de trazabilidad para controlar la extracción de recursos naturales, como la madera, y monitorear la presencia de actividades humanas dentro del bosque, como la caza y la recolección de miel. ➢ Plataforma de información y gestión: Desarrollar una plataforma en línea donde se centralice toda la información generada por el sistema de monitoreo. Esta plataforma debe ser accesible para diferentes actores, como investigadores, autoridades locales, comunidades locales y organizaciones de conservación. ➢ Capacitación y participación comunitaria: Capacitar a la comunidad local y promover su participación en el sistema de monitoreo. Esto fomentará la apropiación del proyecto por parte de la comunidad y aumentará el compromiso con la conservación del bosque. ➢ Evaluación y adaptación continua: Evaluar periódicamente la efectividad del sistema de monitoreo y realizar ajustes y mejoras según sea necesario. La retroalimentación constante permitirá optimizar el sistema y garantizar su eficacia a lo largo del tiempo. Instrumentación empleada y parámetros a medir: ➢ Estaciones meteorológicas automáticas: Parámetros medidos: Temperatura, humedad relativa, precipitación, velocidad y dirección del viento, radiación solar, evapotranspiración, entre otros. Estos datos climáticos son fundamentales para entender el régimen climático y cómo afecta al bosque seco. ➢ Drones y cámaras satelitales: Parámetros medidos: Imágenes de alta resolución que permiten el monitoreo de cambios en la cobertura vegetal, identificación de áreas deforestadas o en regeneración, así como análisis de la estructura del bosque y la diversidad de especies. ➢ Cámaras trampa: Parámetros medidos: Fotografías y videos de animales presentes en el bosque, lo que ayudará a determinar la diversidad y la frecuencia de distintas especies, así como sus patrones de actividad. ➢ Monitores acústicos: Parámetros medidos: Grabaciones de sonidos ambientales y vocalizaciones de animales. Esto permitirá identificar especies que no pueden ser capturadas con cámaras trampa y evaluar la salud de la comunidad de fauna. ➢ Equipos de muestreo de suelos: Parámetros medidos: Propiedades físicas y químicas del suelo, como pH, textura, contenido de nutrientes y materia orgánica. Estos datos son esenciales para entender la fertilidad del suelo y su capacidad para soportar la vegetación. ➢ Sistemas de detección temprana de incendios: Parámetros medidos: Temperatura y humedad del aire, velocidad y dirección del viento. Estos datos ayudarán a detectar incendios forestales en sus etapas iniciales y tomar acciones preventivas. ➢ Sistemas de trazabilidad: Parámetros medidos: Marcas y códigos que identifiquen los árboles y productos forestales extraídos legalmente. Esto permitirá llevar un registro de las actividades humanas dentro del bosque y controlar la extracción de recursos naturales. 8. Referencias bibliográficas: ➢ Ruiz-Guevara, Natalia & Delgado, Diego & Gambetta, Fernando. (2022). Tecnologías para el monitoreo de impactos y emisiones de carbono del aprovechamiento forestal y de la trazabilidad de la madera de bosques naturales en Latinoamérica y el Caribe. ➢ Linares–Palomino, R.(2004). Los bosques tropicales estacionalmente secos: I. El concepto de los bosques secos en el Perú. Revista Arnolda 11(1), 85–102. ➢ Aguirre, Z. Linares, R. y Vista, L. (2006). Especies leñosas y formaciones vegetales en los bosques estacionalmente secos de Ecuador y Perú. Revista Arnaldoa, 13 (2): 324-350. ➢ Aguirre, Z. (2013). Estructura del bosque seco de la provincia de Loja y sus productos forestales no maderables: caso de estudio Macará. (Tesis de postgrado, Universidad de Pinar de Río). Pinar del Rio, Cuba. ➢ Lamprecht, H. (1990). Silvicultura en los trópicos. Trad. Antonio Carrillo, GTZ, Alemania. ➢ Klitgard, B.; Lozano. P.; Aguirre, Z.; Merino, B.; Aguirre, N.; Delgado, T.; y Elizalde, F. (1990). Composición florística y estructural del Bosque Petrificado de Puyango. Loja-Ecuador. En: Estudios Botánicos en el Sur del Ecuador N° 3. Universidad Nacional de Loja, departamento de Botánica y Ecología. Ecuador. ➢ Paladines, R. (2003). Propuesta de conservación del bosque seco en el sur del Ecuador. Fundación Científica San Francisco. ➢ Elzinga, C. L., & Salzer, D. W. (1998). Measuring & monitoring plant populations. US Department of the Interior, Bureau of Land Management. ➢ Gunn, J., & Block, B. (2001). Advances in acoustic, archival, and satellite tagging of - tunas. Fish physiology, 19, 167-224. ➢ Stankey, G. H. (2005). Adaptive management of natural resources: theory, concepts, and management institutions. ➢ Ellison, D., Morris, C. E., Locatelli, B., Sheil, D., Cohen, J., Murdiyarso, D., ... & Sullivan, C. A. (2017). Trees, forests and water: Cool insights for a hot world. Global environmental change, 43, 51-61. ➢ Oecd, F. A. O. (2022). OECD-FAO agricultural outlook 2022-2031.
