La migración forestal es el movimiento de grandes comunidades dominadas por plantas de semillas en un espacio geográfico a lo largo del tiempo.
El énfasis de la migración forestal se coloca en el movimiento de las poblaciones que componen la comunidad forestal. Aunque un árbol individual está fijo permanentemente en un lugar, las poblaciones de árboles pueden migrar sobre el paisaje a través de una dispersión y establecimiento exitosos en nuevas regiones y / o una falta de regeneración en una parte de su rango de hábitat anterior a lo largo de generaciones. [1] La migración de los árboles está controlada por dos fuerzas superpuestas: la supresión ambiental y la capacidad de dispersión de la población por semillas . [2] Aunque la tasa real de expansión forestal es difícil de cuantificar, se están realizando esfuerzos para evaluar y predecir las tasas y la extensión de los movimientos forestales en el pasado, el presente y el futuro.
Fuerzas que controlan las migraciones forestales
La migración forestal ocurre por la ocurrencia de dos procesos: la expansión de la población hacia un nuevo rango de hábitat y la retirada de la población del rango de hábitat histórico. Estos procesos están gobernados por dos fuerzas en competencia. [2] La fuerza positiva de la migración forestal, la expansión de la población de plantas, se rige por la capacidad de dispersión de semillas de la población de especies de árboles y el éxito del establecimiento de plántulas. La fuerza limitante de la expansión de la población, la fuerza negativa, es la supresión por parte del medio ambiente del éxito de las especies en un área. La represión por parte del medio ambiente podría incluir el uso de la tierra por parte de los humanos, la perturbación, las necesidades de recursos específicas de la especie no satisfechas y / o el estrés climático. [3] [4]
Estas dos fuerzas principales compiten y cambian a lo largo del tiempo provocando avances y retrocesos en las fronteras de las regiones de las poblaciones de plantas. Un avance en el límite del rango de una población de árboles ocurre cuando las fuerzas supresoras ambientales más allá del rango histórico caen por debajo del potencial de dispersión y establecimiento de la población, lo que permite el éxito de las plántulas en un nuevo territorio. [5] Esto crea un "borde de ataque" del rango de hábitat de la población de árboles.
Las contracciones del borde del rango ocurren cuando las fuerzas supresoras ambientales aumentan hasta un punto donde el éxito de las plántulas es limitado en el rango actual. El fracaso de la regeneración en una parte del rango de hábitat de una especie crea un retraso o un 'borde de fuga'. [1] Aunque las fuerzas de dispersión y supresoras ambientales actúan continuamente, puede ocurrir un límite de rango estático cuando no hay cambios en la tasa de estos dos factores.
Zonas dentro de una población de plantas
Hay tres zonas básicas dentro de cada población de plantas; el núcleo reproductivo, la zona de establecimiento marginal y la sombra exterior de la semilla. [2] El núcleo reproductivo de la población de plantas es el área en la que están presentes las plantas parentales sexualmente maduras. Esta es la fuente reproductiva establecida que proporciona la fuerza positiva para la expansión de la población. La segunda región es la zona de establecimiento marginal. En esta región, las semillas tienen éxito y las plantas se establecen. Las plantas de esta región aún no han alcanzado la madurez reproductiva, por lo que no contribuyen al potencial de dispersión de semillas de la población. La región final es la región de sombra de semillas. En esta región, se está produciendo un flujo de semillas del núcleo reproductivo, pero debido a las condiciones ambientales, la germinación o la supervivencia de las plántulas se reprime, lo que provoca la ausencia de representantes de especies en esta región. Esta región está controlada por la fuerza negativa del medio ambiente hasta el punto de que el éxito de la población es nulo.
Migración rápida de plantas
Ha habido un debate sobre cómo se mueven las poblaciones de plantas en situaciones de rápido cambio climático . [6] [7] Este debate surge de un tema llamado " La paradoja de Reid de la rápida migración de las plantas ". [6] Después del último período glacial , las especies de árboles se extendieron para recuperar la tierra recién expuesta. A través de estudios, se calculó que esta expansión ocurrió más rápido de lo que se percibía como posible. [8] Las dos explicaciones para este rápido movimiento de poblaciones forestales a través del paisaje que llegaron a primer plano fueron la retención de poblaciones fundadoras de baja densidad y la migración de larga distancia. [6] [7] [9]
Retención de poblaciones fundadoras de baja densidad
En esta teoría, se retuvieron pequeñas poblaciones forestales dentro de la región afectada del último período glacial. [7] La repoblación de esta región, después de la recesión de los glaciares , se manifestó como una expansión relativamente lenta hacia el exterior de estas poblaciones retenidas. La expansión se debió principalmente a la difusión en una distribución normal desde el núcleo reproductivo. La expansión de estas poblaciones fue dictada entonces por la capacidad de dispersión de la población. A través de este proceso, se observaron ondas de expansión de corta distancia a lo largo del tiempo a medida que las semillas se dispersaban, crecían, maduraban y sembraban ellas mismas. Se han obtenido altas tasas de propagación, similares a las obtenidas bajo el supuesto de migración de larga distancia, con modelos de difusión que incorporan poblaciones fundadoras de baja densidad. [9]
Migración rápida a larga distancia
En esta teoría, las poblaciones se trasladaron directamente desde el área no afectada por el movimiento de los glaciares a sus límites actuales mediante dispersiones raras, exitosas y de larga distancia. [6] El movimiento de la población fue dictado por eventos raros que ocurrieron a grandes distancias de la población madre. Estos raros éxitos crearon sus propias poblaciones madre, lo que permitió que la subpoblación dispersara otros raros éxitos de larga distancia que perpetuaban el movimiento de la población. La distribución creada por este tipo de movimiento se describe como una distribución de cola gruesa . Aunque la distribución normal, la expansión a corta distancia de cada población individual todavía ocurre, la expansión general de todo el grupo de poblaciones está determinada por los eventos raros a larga distancia. Esto estira la distribución debido al aumento de peso en los extremos de la distribución. La migración a larga distancia generalmente se modela usando ecuaciones de diferencias integro con núcleos de dispersión que disminuyen lentamente. [6]
El cambio climático actual y sus implicaciones para la migración forestal
La Tierra ha entrado en otro período de rápido cambio climático como consecuencia de las emisiones humanas de gases de efecto invernadero . [10] Desde principios del siglo XX, la temperatura global del aire y de la superficie del mar ha aumentado alrededor de 0,8 ° C (1,4 ° F), y aproximadamente dos tercios del aumento se han producido desde 1980. [11] Es importante tener en cuenta esta estadística. como un promedio global. Los efectos del cambio climático pueden ser muy heterogéneos en el paisaje afectando diferentes áreas de diferentes formas y magnitudes. El actual régimen de cambio climático podría tener efectos sobre el movimiento, la persistencia y la competencia dentro y entre las comunidades de plantas. [7] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] Además, el hecho de que los bosques sean los principales componentes del hábitat suscita preocupaciones sobre los efectos de movimiento forestal sobre el cambio climático y los factores de riesgo de los gases de efecto invernadero . [16] También se debe evaluar cierta preocupación sobre los efectos de las migraciones de bosques para la vida silvestre debido a las posibilidades de fragmentaciones y extirpaciones de bosques.
Es importante considerar que la temperatura no es el único factor relevante de cambio de hábitat afectado por el cambio climático. Las alteraciones en los patrones de precipitación, el tiempo diurno, la intensidad estacional y la duración de la temporada pueden reducir la capacidad de supervivencia o reproductiva de las especies de plantas al alterar la fenología y la aptitud genética de la población. [17] [18]
La capacidad de las especies de plantas para rastrear el cambio climático será información valiosa para predecir la salud, estabilidad y función futuras de los bosques de la Tierra en las próximas décadas. Si las poblaciones forestales no pueden migrar con éxito en respuesta al cambio climático, las consecuencias podrían incluir ciclos reproductivos interrumpidos, fragmentación de la población , cuellos de botella genéticos y extirpación . [18] El conocimiento de la estructura genética y los límites fenotípicos de las especies vegetales da una idea de la variedad de cambios climáticos que una especie puede soportar antes de que la migración sea necesaria para que una especie evite la extinción o extirpación inducida por el cambio climático. [22] [3]
Generalmente, las áreas de hábitat ideal de los árboles se mueven hacia los polos para muchas especies. Se ha cuestionado la capacidad de las especies para migrar en respuesta a los cambios de distribución biogeográfica ideales, especialmente en el contexto de la extensa fragmentación del hábitat que ocurre en los paisajes de hoy en día. [23]
Se presentan modelos de simulación que incorporan dos factores, el patrón de uso de la tierra y los medios de dispersión, para evaluar las posibles respuestas de las especies forestales al calentamiento climático. [24] Las áreas de estudio mostraron una variedad de influencia humana en el paisaje, desde áreas densamente boscosas hasta áreas dominadas por la urbanización y la agricultura. [25] [26] [27] [28] También se evalúa el efecto de establecer corredores (vías verdes) a través de paisajes fragmentados.
Los resultados indican que muchas especies pueden ser incapaces de rastrear cambios en los límites de distribución climáticamente controlados, lo que resulta en un desequilibrio generalizado entre la vegetación y el clima. [5] Es probable que se necesite una variedad de opciones de mitigación para contrarrestar las consecuencias negativas del calentamiento climático en la diversidad biológica. [29] Se anima a los planificadores y administradores del uso de la tierra a incorporar el calentamiento climático en la planificación a largo plazo.
Asistencia humana en la migración forestal
Ya a fines de la década de 1990, los silvicultores del sur de los Estados Unidos se habían dado cuenta de que los pinos crecían mejor en las zonas de siembra al norte de sus rangos históricos como resultado del cambio climático. Modificaron sus prácticas de siembra en consecuencia. Los primeros estudios científicos sobre la migración asistida de los bosques han demostrado que se obtenían buenos resultados cuando las especies de árboles migraban cerca de su área de distribución actual. Tras este descubrimiento, algunas provincias y estados modificaron sus pautas de siembra de árboles para reflejar esta realidad. [30] Los formuladores de políticas canadienses temían que, si no establecían las pautas de migración asistida, el sector privado se vería tentado a hacerlo por su cuenta. [31]
También se ha propuesto el uso de la migración asistida como una herramienta de mitigación en la disminución de los bosques debido al cambio climático. [14] [18] Este proceso implica el movimiento y el establecimiento de especies forestales en nuevas áreas con la esperanza de que las colonicen. [14] Se cree que si la migración asistida se utiliza de manera organizada, las especies podrían salvarse permitiendo un movimiento rápido a través del paisaje. Este proceso ha sido debatido por sus ventajas y desventajas con la intención de utilizarlo de la manera más beneficiosa. Los partidarios de esta herramienta se centran en los beneficios de salvar las especies de árboles de la extinción, mientras que los que se oponen a la idea tienen la preocupación de introducir especies de plagas en regiones no expuestas. También se debe prestar atención a los efectos genéticos que la translocación de plantas puede tener sobre la población y las poblaciones circundantes. [18] Los posibles problemas asociados con este proceso incluyen los efectos fundadores y la introducción de genotipos no adaptados que podrían dañar la aptitud de las poblaciones circundantes.
Una ayuda propuesta para la migración de los bosques naturales es el mantenimiento de la biodiversidad intraespecífica . [14] [18] [21] La biodiversidad dentro de una especie es un factor importante en la capacidad de adaptación de una población. Esto es tanto beneficioso para la estabilidad de la población a medida que cambia el clima, como también aumenta la probabilidad de éxito de la progenie en nuevas áreas fuera del rango actual.
Migraciones forestales pasadas, presentes y futuras
Para obtener conocimiento sobre los efectos que tendrá el cambio climático actual en los bosques de la Tierra, muchos investigadores han recurrido a ejemplos anteriores para obtener información. Muchos estudios han investigado el movimiento de especies forestales a través de áreas afectadas por glaciares en el período del Holoceno temprano. Algunos estudios han utilizado análisis de polen fosilizado , mientras que otros han utilizado genética molecular . [6] [7] En general, se percibe que los bosques pueden alterar y de hecho alteraron su distribución geográfica para poblar la tierra a través del tiempo. [2] [6] [7] [12] [13] [14] [15] [16] [17] También hay pruebas sólidas que respaldan que estos movimientos fueron, en algunos casos, direccionales con respecto a una fuerza externa. [2] [6] [12] [13] [15]
También se están llevando a cabo investigaciones sobre la migración forestal actual basadas en información reciente. [13] [15] Estos estudios generalmente se dirigen a los cambios altitudinales en especies forestales en las montañas. La conclusión que se extrae de estos estudios es que las poblaciones forestales están aumentando en altitudes. Este movimiento está fuertemente correlacionado con la era actual de cambio climático. [15]
Por último, se ha realizado un gran esfuerzo para intentar modelar y predecir el destino futuro de las poblaciones forestales. [6] [7] [18] [19] Los resultados de estos esfuerzos han sido variados y, en muchos casos, no concluyentes. El futuro de las migraciones de plantas ha demostrado ser difícil de predecir. Las muchas incógnitas sobre los límites de la migración de la población, la plasticidad fenotípica , la capacidad genética, la interacción de las especies y la causa actual del cambio climático han complicado el tema y han dificultado el modelado en este punto. [15] [17] [18] [20] Los estudios deben estar dirigidos a adquirir conocimientos sobre la genética de la adaptación, los límites fenotípicos de los ecotipos y crear modelos que incorporen factores más relevantes. [18]
Ejemplos de migración de especies forestales naturales
Las especies escandinavas de Tilia , Picea , Fagus y Quercus se han movido en su distribución en los últimos 8.000 años. [12] A través del polen fosilizado, se encontró que las especies de Tilia y Quercus se movieron significativa y direccionalmente hacia el norte. Aunque las poblaciones de Fagus y Picea no se expandieron direccionalmente, han crecido en el rango escandinavo. El movimiento de especies de Picea en los últimos 1000 años ha mostrado una fuerte conexión con el cambio climático a través de una comparación de modelos.
Cataluña, España cambios de elevación de especies de árboles
En el pasado más reciente, ha habido documentación de cambios de elevación en la distribución de muchas especies de árboles forestales centrales de Cataluña . [15] Se evaluaron las poblaciones de dos especies de árboles (haya europea, Fagus sylvatica ; y encina, Quercus ilex ) en su dinámica a lo largo del tiempo. Generalmente, la encina se encuentra más abajo en las laderas de las montañas que la haya europea. En los últimos cincuenta años se observó un aumento de temperatura de 1,5 ° C en la cordillera probada. Este aumento de temperatura alteró las tasas de transpiración y se cree que está causando que el área se vuelva más árida. El cambio en el microclima local de la región pareció favorecer el éxito de la población de encinas, provocando un aumento de altura invadiendo la gama natural de hayas europeas. El abedul europeo ( Betula pendula ) también ha elevado su rango de altitud. Los movimientos de estos rangos están fuertemente vinculados al cambio climático, lo que ha permitido un mejor establecimiento y éxito en latitudes más altas.
Aumento de la elevación de especies de árboles y arbustos en los Scandes suecos
En 2002, se descubrió que los árboles jóvenes se encontraban en elevaciones que antes no se veían. [13] Se encontraron árboles jóvenes de abedul en elevaciones entre 1370 y 1410 m sobre el nivel del mar (snm). En 1955 no se encontraron plántulas de esta especie por encima de los 1095 m snm. Se encontró que las poblaciones de Picea abies se habían movido 240 m de altura en los 50 años anteriores. También se encontraron aumentos en otras especies regionales de árboles y arbustos. Las plantas que crecen fuera del rango establecido anteriormente también han mostrado una baja tasa de lesiones y signos de crecimiento saludable. Además de estos aumentos en la elevación del siglo pasado, en un estudio a largo plazo se han observado aumentos en la viabilidad de la semilla de abedul.
Ejemplos de migración de especies forestales asistida por humanos
Migración asistida del alerce occidental
En 2010, el Gobierno de Columbia Británica implementó un programa de migración asistida para trasladar el alerce occidental a un nuevo hábitat en el norte de Columbia Británica, a unos 1000 kilómetros al norte de su área de distribución actual. [32] Este fue el primer programa de migración asistida para un árbol de América del Norte. Las investigaciones habían demostrado que el alerce occidental, la más productiva de las tres especies de alerces nativas de América del Norte, [33] no tiene problemas para crecer en el norte de la Columbia Británica. Se predice que las condiciones climáticas de estas áreas seleccionadas coincidirán con el rango histórico del alerce occidental para 2030. [34]
Ver también
- Dispersion de semillas
Referencias
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Otras lecturas
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