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Posibles efectos del cambio climático en algunos componentes de la biodiversidad de México

 

Laura Arriaga y Leticia Gómez*

 


INTRODUCCIÓN

 

EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL es una consecuencia del aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), resultado principalmente de la quema de combustibles fósiles que ha provocado un cambio en las condiciones atmosféricas globales. México se encuentra entre los 70 países con mayores emisiones de GEI per cápita, ya que emite 0.96 toneladas anuales de Carbono a la atmósfera. Esta cantidad, sin embargo, se encuentra muy por debajo de las emisiones de los países desarrollados; Estados Unidos, por ejemplo, emite 5.6 toneladas anuales (INE-SEMARNAP 1997). En el caso de México, 30.5% de las emisiones de GEI están fuertemente relacionadas con las actividades de cambio de uso del suelo, asociadas a su vez con procesos de deforestación (ver los capítulos Los gases de efecto invernadero y sus emisiones en México, de L. G. Ruiz, y Registro histórico de los principales países emisores, de J. L. Arvizu, en la sección.

I). En este sentido, las especies animales y vegetales del país, hasta ahora amenazadas por la presión de las actividades humanas, también lo estarán por efectos del cambio climático. El Estudio de País, presentado en la Primera Comunicación de México ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en 1997 (INE-SEMARNAP 1997), considera supuestos de un incremento de 2°C en temperatura y una disminución de 10% en la precipitación anual para generar distintos escenarios de cambio climático (INE-SEMARNAP 1997).

Con base en estas diferencias en los valores de temperatura y precipitación, se estima que los tipos de vegetación más afectados en México serán los bosques templados, los bosques tropicales y los bosques mesófilos de montaña (Villers y Trejo 1998) (ver el capítulo Evaluación de la vulnerabilidad en los ecosistemas forestales, de L. Villers, en esta sección), lo que implicará un cambio en la distribución de las especies que habitan en esos ecosistemas. Se sabe que una modificación en el área de cobertura de los tipos de vegetación, ya sea una contracción o una expansión, necesariamente traerá como consecuencia una nueva distribución espacial de las especies, así como cambios en la abundancia de aquellas más susceptibles (Peterson et al. 2001 y Peterson et al. 2002).

La Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), como institución nacional encargada del impulsar el conocimiento, la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad en México, está desarrollando un proyecto para determinar los posibles escenarios del cambio climático en la distribución de especies indicadoras de diversos tipos de vegetación. Asimismo, es de interés evaluar la vulnerabilidad de las especies a los cambios en los componentes del clima. Este estudio, enmarcado en el contexto de Estudio de País sobre biodiversidad y en los foros internacionales referentes a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, pretende contribuir a señalar los tipos de vegetación susceptibles de sufrir cambios en su superficie y, por tanto, en la distribución de sus especies. Con ello se podrán prever algunas medidas tendentes a la conservación ex-situ y al fortalecimiento de bancos de germoplasma para las especies susceptibles.

 

MÉTODOS

 

Para analizar los cambios en la distribución de la vegetación por la influencia del cambio climático es necesario partir de la distribución actual de los tipos de vegetación, y de las especies que habitan en ellos. Asimismo, es necesario contar con otros parámetros físicos adicionales al clima que pueden afectar la distribución de una especie tales como la altitud, el aspecto, la pendiente y la radiación solar estacional. Este tipo de cambios se puede simular por medio de modelos predictivos como son los algoritmos genéticos que utiliza el programa GARP (Algoritmos Genéticos para el establecimiento de Reglas de Predicción, por sus siglas en inglés), que incluyen tanto variables climáticas como otras del medio físico. Este programa también utiliza los sitios de colecta de los ejemplares de la especie que se desee analizar, ya que cada ejemplar está asociado a características ecológicas determinadas del sitio el en que se colectó; estas características las utiliza el programa para generar otras áreas de similitud ecológica en donde potencialmente se podrá distribuir la especie en cuestión (Stockwell y Noble 1992; Stockwell y Peters 1999).

El programa GARP se utilizó conjuntamente con el resultado de varias consultas que se hicieron a las bases de datos del Sistema Nacional de Información sobre Biodiversidad de la CONABIO –SNIB-CONABIO– sobre los sitios de colecta de ejemplares de algunas especies de aves y plantas. Se seleccionaron dos especies de aves, 17 especies de pinos y 17 de encinos. Las aves seleccionadas fueron dos especies de crácidos cuyo rango de distribución actual es contrastante: una especie (Ortalis wagleri Gray G.R.) es de amplia de distribución, en tanto que la otra (Oreophasis derbianus Gray) presenta una distribución geográfica muy restringida.

Las especies vegetales se seleccionaron en función de su distribución tanto en ambientes húmedos y fríos como en templados y subhúmedos (cuadro 1).

Los sitios de colecta fueron validados en función de la distribución de los tipos de vegetación registrados por el Inventario Nacional Forestal (SEMARNAP-INEGI-UNAM, 2001), agrupándose éstos en clases genéricas.

Para evaluar la distribución de especies en un escenario de cambio climático, se utilizó el modelo general de circulación HadCM2, que incluye dos escenarios:

HHGGAX50 (el menos conservador) y HHGSDX50 (el conservador), que asume un incremento de 0.5% de CO2 por año (IS92d) e incorpora el forzamiento de sulfatos por aerosoles, estima las diferencias entre los promedios comprendidos entre 1961-1990 y 2040-2069 y presenta valores cercanos al escenario base para México (http://ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk/cru_data/examine/HadCM2_info.html).

Se extrajeron los cambios de temperatura y precipitación y se reticularon a una resolución de 0.5° x 0.5° de latitud y longitud, respectivamente, mediantela incorporación de los mapas de temperatura y precipitación de García (1997a y b, y 1998a y b). Este modelo de cambio climático estima para México un aumento de la temperatura entre +1.7 y +3.0°C, y una disminución de la precipitación de entre -10 a -365 mm.

Los resultados del GARP se procesaron en un formato de malla de resolución de 4 x 4 km para obtener las superficies de los escenarios base y de cambio climático para cada especie. Posteriormente se realizó una sobreposición geográfica de cada escenario con la cobertura de los tipos de vegetación de acuerdo con el Inventario Nacional Forestal antes mencionado. Esto se hizo para evitar obtener distribuciones potenciales en áreas que actualmente no presentan este tipo de vegetación y donde la especie no puede habitar. Asimismo se calcularon las áreas de distribución de la cada especie para los dos escenarios (actual y considerando el cambio climático) por tipo de vegetación.

 

RESULTADOS

 

Estimación del número de especies que se verán afectadas por el cambio climático.

Los resultados muestran que los tipos de vegetación que se verán más afectados por el cambio climático global, de acuerdo con Villers y Trejo (1998) serán los bosques de coníferas y encinos, seguidos del matorral xerófilo, el bosque mesófilo de montaña, la vegetación acuática y subacuática y el pastizal. El modelo predice una disminución en la superficie actual de los tipos de vegetación antes mencionados, por lo que las especies que se desarrollan en éstos también se verán afectadas. En la figura 1a se presenta la riqueza de especies total asociada a cada uno de estos tipos de vegetación de acuerdo con los datos del SNIB-CONABIO. A pesar de que en lo individual los bosques tropicales son más ricos en número de especies, la gran heterogeneidad topográfica, fisiográfica y climática en la que se desarrollan los bosques de coníferas y encinos de México, hace que este tipo de vegetación en su conjunto sea el más diverso del país (Rzedowski 1998) y el que reporta un mayor riesgo por el efecto del cambio climático (figura 1a).

Por otra parte, los tipos de vegetación que el modelo predice que aumentarán su superficie respecto a la actual, son el bosque tropical perennifolio, el bosque tropical caducifolio y subcaducifolio, y el bosque espinoso (figura 1b). Un hecho importante que vale la pena resaltar es que estos escenarios no consideran las altas tasas de deforestación que ocurren en los sistemas naturales, por lo que las modificaciones en superficie no incluyen el efecto antrópico asociado al desmonte; por lo mismo, las estimaciones de pérdida anual de la cobertura vegetal no están modeladas. Por ejemplo, aunque de acuerdo con los modelos y escenarios de cambio climático global se predice un incremento en la superficie original del bosque tropical perennifolio (Villers y Trejo 1998), éste es uno de los tipos de vegetación que está sufriendo mayor deforestación en México.

 

 

a) Tipos de vegetación que disminuirán su superficie

b) Tipos de vegetación que aumentarán su superficie

 

Figura 1. Riqueza de especies total de acuerdo con los tipos de vegetación potencial de Rzedowski (1990) y en función de los escenarios de cambio climático.

 

Lo mismo puede aplicarse a las áreas con bosque mesófilo de montaña, las cuales cubren una superficie muy pequeña en el país.

Efectos del cambio climático sobre especies con rangos de distribución contrastantes.

Los resultados obtenidos para las dos especies de aves muestran comportamientos interesantes en función de la distribución geográfica de las especies seleccionadas para el análisis. La chachalaca, Ortalis wagleri, es una especie de amplia distribución (Texas, EUA-Argentina) y es un ejemplo de aquellas especies que probablemente verán ampliada su distribución por el tipo de vegetación en el que se desarrollan. En México, esta especie habita preferentemente en los bosques tropicales caducifolios de la vertiente Pacífico norte (figura 2); bosques que, de acuerdo con los modelos predictivos, serían uno de los tipos de vegetación que podrían incrementar su superficie (figura1b). En tanto que el pavón, Oreophasis derbianus, es una especie de distribución restringida que sólo se encuentra en los bosques mesófilos de montaña de México y Guatemala, cuyas poblaciones son pequeñas, están fragmentadas y en decremento. El pavón actualmente se encuentra en peligro de extinción de acuerdo con la lista de la UINC (International Union for Conservation of Nature and Resources) (Hilton-Taylor 2000) y de la NOM-059-ECOL-2001 (DOF 2002). Esta especie probablemente sufrirá una mayor reducción de su hábitat (figura 3). Tras el cambio climático, el escenario de su distribución en 50 años refleja una dramática disminución de las áreas cubiertas por bosques mesófilos en Chiapas y, por lo mismo, una reducción considerable del rango de distribución de esta especie en México, así como una mayor susceptibilidad de riesgo que la actualmente definida.

 

Figura 2. Áreas de similitud ecológica de distribución de la chachalaca Ortalis wagleri en distintos escenarios climáticos.

Figura 3. Áreas de similitud ecológica de distribución del pavón Oreophasis derbianus bajo distintos escenarios climáticos.

 

Distribución de especies diagnósticas en bosques de coníferas y encinos.

Como se mencionó anteriormente, los bosques de coníferas y encinos serán algunos de los tipos de vegetación que se verán desfavorecidos por el cambio climático. Por lo mismo, algunas de las especies más afectadas por estos cambios serán las especies de los géneros Pinus y Quercus. Las especies diagnósticas que se seleccionaron de estos géneros para el análisis se consideraron en función de los límites de tolerancia ecológica en los cuales se desarrollan. Este conjunto de especies presenta una distribución tanto en ambientes húmedos y fríos como en templados y subhúmedos (cuadro 1).

 

CUADRO 1. EJEMPLO DE ESPECIES DE PINOS Y ENCINOS QUE CAMBIARÁN SU DISTRIBUCIÓN ACTUAL EN ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO USANDO EL MODELO HADCM2

 

Especie

Superficie

(%de cambio)

Especie

Superficie

(%de cambio)

Pinus hartwegii -41,49 Quercus mexicana -52,76
Pinus herrerai -33,05 Quercus laurina -46,17
Pinus ayacahuite -29,98 Quercus scytophylla -32,93
Pinus durangensis -18,40 Quercus rugosa -25,70
Pinus arizonica -10,85 Quercus sideroxyla -9,75
Pinus douglasiana -10,74 Quercus segoviensis -7,68
Pinus montezumae -10,59 Quercus peduncularis -7,47
Pinus culminicola -9,51 Quercus eduardii 1,76
Pinus teocote -9,27 Quercus durifolia 4,84
Pinus pseudostrobus -0,65 Quercus crassifolia 17,05
Pinus rudis 0,19 Quercus elliptica 21.12
Pinus cembroides 0,21 Quercus laeta 31,50
Pinus chihuahuana 2,46 Quercus magnolifolia 35,05
Pinus patula 20,42 Quercus obtusata 39,62
Pinus strobiformis 26,93 Quercus castanea 49,33
Pinus oocarpa 30,48 Quercus cripipilis 61,81
Pinus leiophylla 35,46 Quercus acutifolia 122,31

 

De acuerdo con los escenarios actuales y de cambio climático analizados para las 17 especies de pinos y las 17 de encinos, se observa que las especies de pinos que actualmente se localizan en climas fríos o semifríos y húmedos o subhúmedos, disminuyen su área de distribución (cuadro 1). Por ejemplo, Pinus hartwegii que es una especie que crece en bosques de coníferas y de coníferas y encinos, que habita en las partes altas de las zonas montañosas (entre los 2,500 y 4,000 msnm), en climas fríos o semifríos y húmedos y subhúmedos disminuye su distribución en -41.5% de su superficie actual, en el escenario de cambio climático global considerado (figura 4). En dicha figura se observa la contracción de la superficie en donde actualmente se encuentra distribuida esta especie, en relación con la generada simulando el cambio climático.

Un ejemplo intermedio es P. duranguensis; esta especie habita en bosques de coníferas y encinos que disminuirán su área de distribución en -18.4%. P. duranguensis se distribuye en la Sierra Madre Occidental y crece en climas tanto semifríos y subhúmedos, como templados y subhúmedos. En tanto que las especies que incrementarán su área de distribución son aquellas que actualmente se presentan en climas templados y secos, como P. oocarpa. Esta especie de distribución principal en bosques de coníferas y encinos de climas semicálidos subhúmedos y templados subhúmedos, podría incrementar su área de distribución en +30.5% (cuadro 1), de acuerdo con los escenarios predictivos generados con el modelo GARP.

Para el caso de los encinos, que son especies de mayor distribución que los pinos, ya que suelen habitar tanto en climas semifríos como templados, se observa que un mayor número de especies tenderá a incrementar sus áreas de distribución, dado que en un escenario de cambio climático se favorecerán los climas templados y cálidos.

Por ejemplo: Quercus rugosa de distribución restringida y que requiere mayor humedad que las otras especies seleccionadas porque habita en bosques de coníferas y de coníferas- encinos en climas templados subhúmedos y semifríos subhúmedos, disminuirá su área de distribución en -25.7%. La especie Q. laurina, de amplia distribución en el país y que crece en climas de tipo templado subhúmedo y templado húmedo, en bosques de coníferas y encinos, bosque de coníferas y bosque de encinos, disminuirá su distribución en -46.2%. Finalmente, dentro del grupo de especies que el modelo predice que aumentarán su distribución en un +30.5% se encuentra Q. laeta, especie que habita en bosques de coníferas y encinos, bosques de encinos y medianamente en chaparrales y matorrales con climas de tipo templado subhúmedo.

 

 

Figura 4. Distribución potencial y en escenario de cambio climático global utilizando el modelo HadCM2 para Pinus hartwegii.



Ante estos escenarios, aún no definitivos, se debe resaltar que al igual que los escenarios climáticos, los de la distribución futura de las especies, así como de la superficie ocupada por los distintos tipos de vegetación en México, tienen una gran incertidumbre. El aumento de las superficies de determinados tipos de vegetación no necesariamente se relaciona con el aumento en la abundancia o poblaciones locales de las especies que viven en él, ya que cada especie responderá de acuerdo con su capacidad de adaptación a los cambios climáticos y a la resistencia de los ecosistemas en donde se distribuye.

Los aspectos coincidentes en los distintos ejercicios predictivos (Villers y Trejo 1998; y Peterson et al., 2001 y 2002) realizados generando distintos escenarios sobre el cambio climático global en la biodiversidad de México, son que los tipos de vegetación más afectados negativamente serán los bosques de coníferas y encinos y los bosques mesófilos de montaña. Por lo anterior, es necesario empezar a diseñar estrategias para evitar la pérdida de la riqueza de especies que se mantiene en estos sistemas ecológicos de México.

 

AGRADECIMIENTOS

 

Queremos agradecer a Susana Valencia y José Delgadillo por sus comentarios en relación con la distribución actual de algunas especies de encinos y pinos, así como a Patricia Feria por su colaboración en algunos de los análisis espaciales de aves. Este trabajo se realizó con financiamiento parcial del CONACYT por medio del proyecto DAJ-J002/0728/99.

 

BIBLIOGRAFÍA

 

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——1998. Diversidad y orígenes de la flora fanerogámica de México. En: T. Ramamoorthy, R. Bye, A. Lot y J. Fa (comps.). Diversidad Biológica de México. Orígenes y Distribución. México: Instituto de Biología, UNAM.

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Villers, L. e I. Trejo. 1998. El impacto del cambio climático en los bosques y áreas naturales protegidas de México. Interciencia 23: 10-19.

 

Notas

*Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad.

 

 

Periférico 5000, Col. Insurgentes Cuicuilco, C.P. 04530, Delegación Coyoacán, México D.F.
Última Actualización: 15/11/2007