El Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales ( BDFFP; o Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais, PDBFF, en portugués ) es un experimento ecológico a gran escala que analiza los efectos de la fragmentación del hábitat en la selva tropical . El experimento que se estableció en 1979 se encuentra cerca de Manaus en la selva amazónica brasileña . El proyecto es administrado conjuntamente por el Centro de Biodiversidad Amazónica y el Instituto Brasileño de Investigaciones en la Amazonía (INPA).
El proyecto fue iniciado en 1979 por Thomas Lovejoy para investigar el debate SLOSS . Inicialmente denominado Proyecto de Tamaño Mínimo Crítico de Ecosistemas, [1] el proyecto creó fragmentos de bosque de tamaños de 1 hectárea (2 acres), 10 hectáreas (25 acres) y 100 hectáreas (247 acres). Los datos se recopilaron antes de la creación de los fragmentos y los estudios de los efectos de la fragmentación superan los 25 años.
En abril de 2020, del proyecto habían surgido 785 artículos de revistas académicas y más de 150 disertaciones y tesis de posgrado. [2]
Historia
El Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales (BDFFP), nació del debate SLOSS (reservas grandes individuales o varias pequeñas de igual área) a mediados de la década de 1970 [3] sobre la aplicación de la teoría de la biogeografía insular a la planificación de la conservación. El debate determinó que la riqueza de especies y la tasa de crecimiento aumentan a medida que aumenta el área de una reserva. También determinó que la forma de una reserva es muy importante para la diversidad de especies. Las reservas con una gran relación de superficie a volumen tienden a verse más afectadas por los efectos de borde que las reservas con una pequeña relación de superficie a volumen. La distancia entre las reservas y el hábitat que las rodea (la matriz) también puede afectar la riqueza y diversidad de especies. [4]
A pesar de la aparente lógica de estas ideas, los ecologistas cuestionaron los resultados del debate SLOSS debido a la falta de un cuerpo crítico de evidencia sobre el tema. Muchos ecologistas comenzaron a realizar estudios y experimentos en ecosistemas fragmentados para llenar este vacío, incluido Tom Lovejoy, quien diseñó un experimento a gran escala que estudió los efectos de diferentes tamaños de fragmentación en animales, plantas y procesos ecológicos. El objetivo de Lovejoy a lo largo del experimento fue obtener información sobre los efectos de la fragmentación del hábitat en las especies de las selvas tropicales. Lo llamó Proyecto de Tamaño Mínimo Crítico de Ecosistemas (el nombre se cambió más tarde a Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales).
En 1979, el Instituto Nacional de Investigaciones Amazónicas (INPA) respaldó el experimento de Lovejoy. Más tarde, Lovejoy se asoció con Robert Bierregaard para ayudarlo con el proyecto asignándole la responsabilidad de realizar todo el trabajo de campo. Los dos ecologistas comenzaron el proyecto en las selvas tropicales de las afueras de Manaus, Brasil. El BDFFP es un proyecto de colaboración entre el Instituto Nacional Brasileño de Investigaciones Amazónicas y la Institución Smithsonian. El BDFFP se convertiría en uno de los estudios más importantes de la fragmentación en los bosques tropicales porque es el único estudio de larga duración con datos antes de que se crearan los fragmentos, siendo los datos originales del bosque continuo. [3]
Desarrollo e hipótesis de proyectos
El estudio de la fragmentación del hábitat encontró sus raíces temprano, con las ideas de Aldo Leopold sobre el efecto de borde y los estudios y modelos de biogeografía de islas de Alfred Russel Wallace y EO Wilson sentando las bases para el campo (Laurance y Bierregaard 1997). Estos conceptos ofrecen un valor potencial aplicable e hipotético-deductivo para el estudio de la fragmentación forestal y han inspirado debates sobre el diseño de reservas de hábitat.
En términos generales, la teoría de la biogeografía insular representa una colección de ideas entrelazadas (Harris 1984), que describen patrones de comunidades florales y faunísticas en islas marinas. Modela procesos fundamentales como la dispersión, la diversidad y la dinámica poblacional de las islas con respecto a su área y distancia de otras islas o del continente. En teoría, los fragmentos de bosque adquieren las características de las islas de hábitat en proporción a su grado y tiempo de aislamiento (Harris 1984). La teoría de la biogeografía de las islas y las lecciones aprendidas de la biogeografía de las islas reales proporcionan una base para desarrollar una estrategia de gestión y abordar variables de decisión específicas, como el tamaño del parche de reserva, la distribución, la ubicación y las medidas de protección (Harris 1984). Sin embargo, una diferencia notable entre islas oceánicas e islas terrestres, o fragmentos, es la existencia de tierra alrededor o entre los fragmentos, denominada matriz. Los impactos del uso y manejo de este espacio es un tema de estudio continuo.
Las observaciones de los efectos de borde en los hábitats también son importantes, si no integrales, para el estudio de los efectos de la fragmentación. Se ha observado que una serie de cambios en el hábitat y las interacciones tróficas aumentan a medida que disminuye la distancia desde el borde del hábitat, como la depredación de nidos, la disminución de la humedad y la humedad del suelo, la luz solar, la disminución de la riqueza de especies y los cambios en la constitución de las especies. Se sigue estudiando el grado de estos impactos sobre los fragmentos. Debido a la proporción generalmente alta de borde a área de hábitat en fragmentos, se presume que los bordes tienen consecuencias perjudiciales para los organismos que habitan en fragmentos de bosque.
Estos conceptos han inspirado en gran medida el debate sobre el tamaño de las reservas SLOSS (una sola grande o varias pequeñas), que el Proyecto de Tamaño Mínimo Crítico del Ecosistema (ahora conocido como BDFFP) intenta abordar. El debate SLOSS es una discusión interdisciplinaria en curso en la que la comunidad científica intenta comprender y sopesar los pros y los contras de diferentes tamaños y distribuciones de reservas, para una conservación exitosa de los ecosistemas: ¿una reserva grande o varias pequeñas? La creciente y generalizada pérdida y fragmentación del hábitat, junto con el debate SLOSS, han llevado a las preguntas que originalmente el BDFFP buscaba responder. En general, el objetivo de Lovejoy al establecer el proyecto fue determinar el tamaño y la ubicación necesarios de la reserva para la conservación exitosa del hábitat y las especies, de ahí el nombre original del proyecto. Según el libro de Bierregaard, Lessons from Amazonia , Lovejoy se basó en la teoría de la biogeografía de las islas y formuló tres preguntas clave:
- ¿Qué efecto tiene el tamaño de los fragmentos en la tasa de extinción de especies?
- ¿La tasa de extinción local eventualmente se ralentizará y detendrá, igualando el número de especies?
- ¿Cómo cambian las interacciones de las especies y la demografía como resultado de la reducción del hábitat?
Desde entonces, los estudios realizados en el sitio BDFFP han variado enormemente en términos de sus principales objetivos e hipótesis (Laurance y Bierregaard 1997). Junto con el tamaño, la ubicación y la distribución de la reserva, también es importante comprender y gestionar adecuadamente los vínculos entre la fragmentación del hábitat y la persistencia del ecosistema (Bierregaard 2001). Los estudios sobre efectos de borde, tasas de extinción, interacciones bióticas y abióticas, factores de mortalidad, calidad del suelo y más, realizados en este sitio, abordan los efectos de la fragmentación en la biodiversidad y otros cambios ecológicos. También se estudian otras dimensiones que influyen en los ecosistemas, como los factores económicos y humanos. Muchos estudios en BDFFP también intentan encontrar formas de aplicar la investigación a las prácticas de restauración, conservación y manejo de los bosques tropicales. La pregunta central original del tamaño mínimo de la reserva del ecosistema ha iniciado una increíble variedad de investigaciones que continúan creciendo y diversificándose.
Área de estudio
El BDFFP abarca aproximadamente 1.000 km² de la región amazónica brasileña ubicada a 70 km al norte de Manaus, Brasil en América del Sur. Esta área particular de América del Sur es famosa por sus bosques tropicales y su clima, así como por sus altos niveles de diversidad de vida silvestre.
El Área de Interés Ecológico Relevante del BDFFP , que contiene las áreas de estudio, se divide entre los municipios de Manaus (3,61%) y Rio Preto da Eva (96,39%). Tiene una superficie total de 3.288 hectáreas (8.120 acres). [5] El área de investigación se encuentra a unos 80 kilómetros (50 millas) al norte de la ciudad de Manaus . [6]
En promedio, la cuenca del Amazonas varía de 1.900 a 2.500 milímetros de lluvia al año, mientras que la temperatura media anual es de 26 ° C con una estación seca prominente de junio a octubre. [7] Otra característica distintiva de los bosques en el BDFFP es el dosel, que puede alcanzar de 30 a 37 metros y algunos emergentes alcanzan los 55 metros. [7] Estos bosques, dominados principalmente por palmeras en el sotobosque, albergan más de 1200 especies de árboles en al menos 64 familias. [8]
Las reservas de BDFFP se encuentran en bosques tropicales de tierras bajas no inundadas donde los suelos son pobres en nutrientes y la topografía varía de 50 a 150 m de altitud. [8] Aunque el área es relativamente plana, incluye tres grandes cadenas ganaderas y contiene 11 fragmentos de bosque, que van desde 1 a 100 hectáreas, rodeados de bosque continuo que actúa como controles experimentales (Laurance 2011).
Para imágenes detalladas del área de estudio, visite los mapas del INPA
A principios de la década de 1980, la tala y la quema condujeron al aislamiento de fragmentos de aproximadamente 80 a 650 metros del bosque intacto circundante , un procedimiento que se continuó varias veces durante todo el experimento debido a la regeneración exitosa de los bosques secundarios (Laurance 2011). El aislamiento final de la reserva tuvo lugar en 1990 con la tala y quema con éxito de una franja de 200 metros de ancho alrededor de la reserva de Dimona. [7]
Una característica importante de la diversidad de la cuenca del Amazonas es que muchas especies son raras o están distribuidas de manera errática por toda la selva amazónica. Esto introduce un fenómeno conocido como "efecto de muestra", que sugiere que la ausencia de especies en los fragmentos experimentales puede deberse al hecho de que no estuvieron presentes durante la creación de los fragmentos y no a su desaparición (Laurance 2011). Este efecto es esencial para comprender los efectos de la fragmentación del bosque porque los fragmentos pequeños no pueden sostener grandes poblaciones debido a la competencia por los recursos y la pérdida de hábitat. Por lo tanto, en el experimento, es poco probable que aparezcan especies que no estaban presentes al comienzo del experimento en estos fragmentos más pequeños. Algunos organismos, sin embargo, permanecen estables e incluso favorecen las áreas alteradas. Las briofitas de las hojas, las arañas errantes y las ranas se encuentran entre las especies que permanecen estables, mientras que las especies que favorecen los huecos incluyen colibríes, mariposas y lianas. Debido a que la matriz que rodea a los fragmentos aislados no es completamente inhóspita para algunas especies, es importante comprender cómo la vida silvestre nativa puede usar estos hábitats alterados por los humanos como corredores para la dispersión o reproducción. [7]
Estudios de ejemplo
Ha habido una amplia gama de estudios realizados en el sitio BDFFP que se centran en muchos elementos de los efectos de la fragmentación en los organismos y las condiciones del hábitat. Se estudian sujetos de una variedad de biota, incluidos árboles y otra flora, microorganismos y una variedad de vertebrados e invertebrados. También se han investigado la química y el desarrollo del suelo, así como los factores humanos y ambientales en fragmentos. Algunos estudios notables realizados en el sitio BDFFP se resumen a continuación.
Efectos de borde
Efectos de borde es un término general para los impactos de diferentes hábitats en o cerca de la barrera donde se encuentran, el "borde". Son un factor importante en muchos hábitats, especialmente cuando se trata de hábitats fragmentados, y se estudian ampliamente en el campo. Un estudio importante realizado sobre este tema fue "Los cambios relacionados con los bordes en el medio ambiente y las respuestas de las plantas debido a la fragmentación del bosque en la Amazonía central" por Valerie Kapos, Elisa Wandelli, José Luis Camargo y Gislene Ganade. Lo siguiente fue resumido de las páginas 33 a 44 de Restos de bosques tropicales: ecología, manejo y conservación de comunidades fragmentadas por WF Laurance y RO Bierregaard.
Un cambio importante provocado por la fragmentación del hábitat es un aumento en la proporción de borde expuesto a otros hábitats, y la importancia de este cambio depende en cierta medida del contraste entre el hábitat fragmentado y la matriz en la que ocurre. Los efectos de borde también juegan un papel importante en el medio ambiente regional, ya que los bosques amazónicos ayudan a mantener los ciclos hidrológicos a través de su papel en la evapotranspiración y la protección del suelo. Dependiendo de la medida en que la influencia de las condiciones de desecación del efecto de borde de los claros (matriz) penetra en el bosque y de cómo las plantas responden a él, se puede esperar que los fragmentos de bosque se evapotranspiren más que las áreas equivalentes de bosque continuo. Por lo tanto, esta investigación se centró en evaluar los gradientes de factores relacionados con los bordes que afectan la evapotranspiración en fragmentos de bosque y las respuestas de las plantas a ellos. También se estudiaron los cambios en los efectos de borde con el tiempo.
La temperatura, el déficit de presión de vapor (VPD) y la humedad del suelo fueron los factores estudiados. El estudio comparó mediciones realizadas a diferentes distancias a lo largo de transectos desde el borde occidental aislado hacia el centro de la reserva con mediciones realizadas en áreas de control a más de 500 metros del borde del bosque. Se monitorearon las relaciones planta / agua del sotobosque en épocas secas, se midieron la humedad del suelo durante diez meses, se midieron las distribuciones de plantas del sotobosque, se realizaron estudios microclimáticos y de expansión foliar, así como estudios de estructura de la vegetación, todo entre 1988 y 1990.
Tanto en la estación húmeda como en la seca, la humedad del suelo en los transectos del borde fue similar a la de las áreas de control, excepto en el borde mismo y en la región entre 40 y 80 m desde el borde. Los potenciales hídricos del suelo por debajo del punto de marchitez ocurrieron en el bosque durante la estación seca, pero los puntos más secos no estaban necesariamente cerca del borde y no se encontró evidencia de sequía prolongada. Por lo tanto, cualquier efecto de sequía en las plantas debe deberse a los efectos combinados de la reducción de la humedad del suelo y una mayor demanda atmosférica que excede el poder de suministro de los sistemas vasculares, más bien a la escasez de agua a nivel del ecosistema.
Respuestas de las plantas: Para la expansión de las hojas en Duguetia , no hubo diferencia en la tasa de expansión de las hojas entre las plantas en las zonas de borde y las de las áreas de control. Al observar si los árboles del dosel cierran sus estomas para reducir la pérdida de agua como respuesta al cambio de entorno, no encontraron diferencias entre estas dos ubicaciones. Observaron la misma respuesta en las plantas del sotobosque y encontraron que los resultados podrían sugerir que las especies del sotobosque tenían una mayor eficiencia en el uso del agua cerca del borde del bosque. Este patrón podría explicarse por una mayor mezcla de aire del exterior del bosque con el aire del sotobosque o tasas de descomposición más bajas, o ambas, cerca del borde. También se analizó la estructura de la vegetación. Descubrieron que los gradientes claros relacionados con los bordes en los factores ambientales dieron paso a patrones más complejos, lo que sugirió cierta influencia del borde. Aunque hubo poca evidencia de que el borde afectara el estado hídrico de la planta, la distribución de al menos una especie del sotobosque sugiere que la proximidad al borde es desventajosa.
Algunas implicaciones generales sugeridas por este estudio son que los efectos de borde sobre las variables ambientales se vuelven más complejos a medida que envejece el borde. Es probable que estos patrones complejos y las respuestas de las plantas a ellos estén fuertemente influenciados por los frecuentes huecos cerca de los bordes, que cambian la estructura de la vegetación y continúan alterando la naturaleza y el alcance de los efectos del borde. Las decisiones de manejo basadas en los efectos de borde deben incorporar la comprensión de los mecanismos detrás de esos efectos, y se necesitan estudios a largo plazo para determinar esos mecanismos y sus cambios a lo largo del tiempo.
Efectos sobre la fauna
Se han realizado muchos estudios sobre los efectos de la fragmentación en vertebrados e invertebrados, incluidos anfibios, insectos, mamíferos y aves. Este estudio, “Aves del sotobosque y mosaicos dinámicos de hábitat en las selvas del Amazonas” por Richard Bierregaard y Philip C. Stouffer es un experimento a largo plazo que estudia aves en un sistema dinámico de remanentes de pequeños bosques rodeados de pastizales o pastizales abandonados en sucesión secundaria. Lo siguiente fue resumido de las páginas 138 a 155 de Restos de bosques tropicales: ecología, manejo y conservación de comunidades fragmentadas por WF Laurance y RO Bierregaard.
Dentro de una serie de fragmentos de 1 y 10 hectáreas y uno de 100 hectáreas, se llevó a cabo un programa de marcado y recaptura que se centró en las aves del sotobosque para revelar cambios en la composición de las especies y el nivel de actividad. Se realizó un análisis de gremios ecológicos ampliamente definidos, incluidos los que se alimentan de néctar, los insectívoros y los frugívoros. Relacionaron los cambios en el fragmento de avifauna con el tamaño del remanente, el tiempo transcurrido desde el aislamiento y la naturaleza de la vegetación circundante.
Para los insectívoros, la abundancia y riqueza de especies de las aves capturadas con mayor frecuencia disminuyó significativamente en las reservas posteriores al aislamiento. Las especies de seguimiento de hormigas armadas obligadas desaparecieron por completo de los aislamientos de 1 y 10 ha dentro de los 2 años de aislamiento. Al igual que con los insectívoros, los frugívoros mostraron disminuciones significativas en las tasas de captura después del aislamiento y cuatro especies mostraron efectos del tiempo desde el aislamiento. Los nectarívoros, como los colibríes del sotobosque, demostraron ser menos vulnerables a la fragmentación que los insectívoros y frugívoros.
Las aves juegan un papel integral en los ecosistemas de la selva tropical y probablemente son el grupo de organismos mejor estudiado en estos bosques, por lo que brindan una excelente oportunidad para comprender las respuestas de la fauna a la fragmentación del hábitat. Este estudio identificó grupos de especies particularmente sensibles e insensibles. Estos son los primeros pasos en el desarrollo de la comprensión necesaria para minimizar los efectos que los seres humanos están teniendo en los ecosistemas de la selva tropical.
Futuro
Lo que comenzó como una iniciativa de cinco personas ganó impulso lentamente a medida que crecía la financiación para el BDFFP y se convirtió en un exitoso proyecto de investigación de tamaño mediano operado por un personal más numeroso. Este crecimiento ha permitido inventarios continuos a gran escala de la respuesta de las especies a la fragmentación, que es un punto focal principal de investigación sobre la conservación futura. [7]
Una de las principales ventajas de este estudio es que se ha realizado de manera muy consistente durante un largo período de tiempo. La experimentación durante varias décadas permite la ocurrencia de eventos naturales, como las sequías de El Niño, que son importantes facilitadores de perturbaciones naturales que podrían afectar la fragmentación.
Sin embargo, es necesario comprender mucho más sobre los fragmentos de bosque. Como sugieren los datos del BDFFP, incluso los fragmentos pequeños pueden tardar siglos en estabilizar su composición florística y almacenamiento de carbono después de experimentar cambios ecológicos dramáticos (Laurance 2011).
Los objetivos fundamentales extraídos del experimento BDFFP son preservar áreas más grandes de tierra para asegurar que se mantengan poblaciones viables y mantener los procesos ecológicos naturales de los bosques. Debido a los continuos impactos de la deforestación en la composición y los procesos de los bosques tropicales, se puede decir que el futuro ecológico de la región amazónica está muy ligado a su futuro económico. [7] Deben seguir realizándose esfuerzos para evitar los efectos desastrosos en los bordes resultantes de los incendios, el cambio climático y el impacto humano de la caza y la tala comerciales.
Más de 30 años de investigación y recopilación de datos con el experimento BDFFP han dado lugar a muchos descubrimientos y lecciones importantes para los científicos, pero también se han enfrentado a muchos desafíos, como la financiación. Desde finales de la década de 1990, la colonización y la caza han surgido como amenazas directas para el BDFFP. La pavimentación de la carretera Manaos-Venezuela de 1100 km de largo ha aumentado la colonización de bosques y la tala (Laurance 2011). A medida que continúa la afluencia de seres humanos a estas tierras, los esfuerzos de conservación del BDFFP se vuelven cada vez más importantes para evitar efectos devastadores en los ecosistemas forestales circundantes.
Ver también
Referencias
- ^ Quammen, pág. 454
- ^ Laurance, William; José LC Camargo; Regina CC Luizão; Susan G. Laurance; Stuart L. Pimm; Emilio M. Bruna; Philip C. Stouffer; G. Bruce Williamson; Julieta Benítez-Malvido; Heraldo L. Vasconcelos; Kyle S. Van Houtan; Charles E. Zartman; Sarah A. Boyle; Raphael K. Didham; Ana Andrade; Thomas E. Lovejoy (2011). "El destino de los fragmentos de bosque amazónico: una investigación de 32 años". Conservación biológica . 144 : 56–67. doi : 10.1016 / j.biocon.2010.09.021 .
- ^ a b Laurance, William; Rita Mesquita; Regina Luizão; Flavia Pinto (2004). "Proyecto Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales: 25 Años de Investigación en la Amazonía Brasileña". Tropinet . 15 (2/3): 1–3.
- ^ Tjorve, Even (2010). "Cómo resolver el debate SLOSS: lecciones de modelos de diversidad de especies". Revista de Biología Teórica . 264 (2): 604–612. doi : 10.1016 / j.jtbi.2010.02.009 . PMID 20152842 .
- ^ ARIE Proj. Dinâmica B. ... ISA , Informações gerais.
- ^ ARIE Proj. Dinâmica B. ... ISA , Características.
- ^ a b c d e f Bierregaard, RO (2001). Lecciones de la Amazonía: la ecología y conservación de un bosque fragmentado . Prensa de la Universidad de Yale.
- ^ a b Bruna, Emilio; W. John Kress (2001). "Fragmentación del hábitat y la estructura demográfica de una hierba del sotobosque amazónico". Cite journal requiere
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( ayuda )
Bibliografía
- ARIE Proj. Dinâmica B. de Fragmentos Florestais (en portugués), ISA: Instituto Socioambiental , consultado el 18 de octubre de 2016
- Bradshaw, GA; PA Marquet; Kathryn L. Ronnenberg (2003). "Historia de Proyectos de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales y Sitios de Estudio" . Cómo cambian los paisajes: perturbación humana y fragmentación de ecosistemas en las Américas : 34–36.
- Bierregaard, RO; WF Laurence (1997). Restos de bosques tropicales: Ecología, manejo y conservación de comunidades fragmentadas . Prensa de la Universidad de Chicago.
- Kress, W. John; WR Heyer; P. Acevedo; J. Coddington; D. Cole; TL Erwin; BJ Meggers; M. Pogue; RW Thorington; RP Vari; MJ Weitzman; SH Weitzman (1998). "Biodiversidad amazónica: evaluación de las prioridades de conservación con datos taxonómicos" (PDF) . Biodiversidad y conservación . 7 (12): 1577-1587. doi : 10.1023 / a: 1008889803319 . S2CID 30559965 .
- Quammen, David (1996). La canción del Dodo: biogeografía insular en una era de extinciones . Scribner. ISBN 0-684-80083-7.
- Kolbert, Elizabeth . La sexta extinción: una historia antinatural - Henry Holt, EE. UU. 2014 - ISBN 978-0-8050-9299-8
enlaces externos
- Sitio web INPA BDFFP
- Sitio web del Centro de Biodiversidad Amazónica
- Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales