Drought tolerance of Paspalum notatum subjected to defoliation

La sequía asociada al cambio climático y a la variabilidad climática es el principal factor que afecta la productividad y diversidad de los ecosistemas terrestres. El objetivo de este estudio evaluar la tolerancia a la sequía y el crecimiento compensatorio de dos procedencias de Paspalum notatum sometidas a defoliación y déficit hídrico. El experimento se llevó a cabo en condiciones de invernadero, ubicado en la Estación Experimental para el Estudio del Trópico Seco “El Limón”, adscrita a la UNAN Managua. Se realizó un experimento con arreglo factorial de tratamientos con tres repeticiones. Los individuos de dos procedencias de P. notatum fueron sometidos a dos niveles de defoliación y dos niveles de régimen hídrico. Las variables evaluadas fueron producción de materia seca, tasa de crecimiento relativo y potencial hídrico. Los principales resultados muestran las plantas de P. notatum en condiciones sin estrés hídrico presentaron un aumento en su biomasa aérea en un 15 %, la acumulación de biomasa de rizoma de plantas defoliadas fue menor en relación a las plantas no defoliadas, la biomasa de raíces estuvo en dependencia del régimen hídrico, la biomasa acumulada total aumentó en un 20 % en condiciones no defoliadas y las plantas defoliadas de Muy Muy mostraron una sobrecompensación y las plantas defoliadas de Rivas presentaron una compensación parcial. El potencial hídrico en plantas defoliadas no mostró diferenciación, indistintamente del régimen hídrico al que fueron sometidos. La sequía es un factor determinante que modifica la capacidad compensatoria de gramíneas sometidas a defoliación en biomasa aérea y rizomas.

Potential of artificial intelligence to advance the study of desertification

La desertificación es un problema global que afecta a más de 1.500 millones de personas que viven en los lugares más pobres y vulnerables del planeta. En los últimos años numerosos estudios han contribuido a aportar información para evaluar el problema. Algunos de ellos se basan en analizar variables biofísicas y socio-económicas mediante técnicas de inteligencia artificial. Por ejemplo, se han usado para completar datos de anomalías en la estimación de almacenamiento de agua, la identificación precisa de cobertura del suelo, estimación de la radiación solar diaria a nivel global y mejora en predicciones climáticas, entre otras. Si bien su uso todavía no está muy extendido, el futuro en los estudios sobre desertificación parece prometedor. En este trabajo revisamos el potencial de las técnicas de inteligencia artificial (aprendizaje automático y aprendizaje profundo) en el estudio de la desertificación y su reciente crecimiento en los últimos años. Durante el periodo 2015-2020 el número de publicaciones que implementan el aprendizaje profundo se incrementó un 63%, mientras que para el aprendizaje automático su crecimiento fue más modesto, del 3%. En particular, cuando buscamos estudios relacionados con la desertificación, las cifras de crecimiento son más llamativas: un incremento medio del 103% en estudios con aprendizaje profundo, y del 43% en aprendizaje automático. Sin embargo, se requieren más estudios y esfuerzos que agrupen todas las disciplinas implicadas en el estudio de la desertificación para obtener una visión global y transversal de este fenómeno y así diseñar acciones efectivas para mitigar sus efectos adversos o anticiparse a ellos.

The debate about the effects of habitat fragmentation: causes and consequences

Con la creciente pérdida y fragmentación de los ecosistemas naturales, entender cómo responden las especies a estos cambios nunca ha sido más urgente. Hoy existe consenso acerca del fuerte impacto negativo de la pérdida de hábitat sobre la biodiversidad. Sin embargo, el efecto de la fragmentación del hábitat ha sido muy debatido. En esta revisión, proponemos un esquema que evalúa las causas y consecuencias del debate. Sugerimos que es causado por el uso de diferentes definiciones y conceptualizaciones de la fragmentación (causas distales), las cuales promueven el uso de distintas metodologías de estudio (causas proximales). Algunos estudios consideran la fragmentación como un proceso inseparable de la pérdida de hábitat y de otras amenazas locales (p.ej. efectos de borde y aislamiento), por lo que miden sus efectos a escala de sitio, de parche o de paisaje, sin controlar necesariamente el efecto de la pérdida de hábitat. Otros consideran la fragmentación como un patrón que describe la configuración del hábitat en el paisaje, y cuyo efecto puede y debe ser evaluado independientemente del efecto de la cantidad de hábitat (i.e. fragmentación per se) usando el paisaje como unidad de análisis. Como consecuencia, los primeros usualmente concluyen que la fragmentación tiene efectos fuertes y negativos sobre la biodiversidad, mientras que los segundos concluyen que dichos efectos son generalmente débiles, y positivos cuando son significativos. Entender las causas y consecuencias de este debate es crítico para aplicar medidas de conservación más adecuadas.

Temporal variations on NDVI predict temporal changes in vegetation cover across Patagonian drylands (Argentina)

La variación temporal del índice NDVI predice los cambios temporales de la cobertura vegetal en las tierras secas de la Patagonia argentina. En las tierras secas, la vegetación natural es una fuente importante de sustento para las comunidades que viven en ellas, dado que la utilizan como alimento, combustible y forraje para el ganado. Además de los bienes y servicios que brinda a las comunidades, la vegetación de las tierras secas también juega un papel importante en muchos procesos ecosistémicos, como por ejemplo el reciclaje de nutrientes o la protección del suelo frente a la erosión. Por lo tanto, el monitoreo a largo plazo de la cobertura vegetal es clave para la toma de decisiones en la gestión de estas regiones. En este estudio, analizamos la variación de la cobertura vegetal en 239 sitios de una red de monitoreo a largo plazo (red MARAS), en uno de los biomas de tierras secas más grandes del mundo: la estepa patagónica argentina. A continuación, la relacionamos con la variación de diferentes períodos del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), obtenido del sensor MODIS, que sirve como variable predictora. El modelo empírico ajustado explicó hasta un 40% de la variación en la cobertura vegetal medida a campo. Con este sencillo modelo empírico hemos estimado y cartografiado los cambios temporales en la cobertura vegetal de un extenso bioma de tierras secas a bajo coste.

Soil biodiversity and organic carbon are essential to reverse desertification

La biodiversidad y el carbono orgánico del suelo, así como la interacción entre ambos, juegan papeles esenciales en el mantenimiento y regulación de los servicios ecosistémicos de las zonas secas, desde la fertilidad del suelo a la producción de alimentos. El cambio climático y los impactos antrópicos pueden provocar pérdidas en la biodiversidad y carbono del suelo, lo cual puede resultar en alteraciones de los ciclos del carbono y la funcionalidad de los ecosistemas derivando en procesos acelerados de desertificación. Es necesario, por tanto, mejorar nuestro conocimiento sobre la compleja diversidad biológica del suelo, así como su interacción con el carbono orgánico en las zonas secas. Esto nos permitirá diseñar estrategias efectivas para promover el secuestro de carbono en el suelo, contribuyendo así a revertir los procesos de degradación y desertificación. En esta revisión discutimos la importancia de la biodiversidad y el carbono orgánico del suelo de las zonas secas en un contexto de cambio global, definiendo la relación entre ambos y su respuesta a factores climáticos y degradación. También destacamos el uso de herramientas avanzadas tales como la genómica, y practicas relevantes de manejo del suelo que nos permitan incrementar los contenidos de carbono y mejorar la diversidad y funcionalidad de suelo en las zonas secas, con el fin último de prevenir y revertir la desertificación.

To ban or not to ban, is it the only option to regulate biological invasions?

Las invasiones biológicas son una de las mayores causas de pérdida de biodiversidad. Para paliar los impactos de las especies exóticas invasoras (EEIs) que suponen una amenaza grave, se creó el Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras, una herramienta dinámica en su creación, pero rígida en su aplicación. Aunque sujeto a continuas modificaciones, la inclusión de una EEI en el Catálogo supone generalmente la prohibición genérica de su posesión, transporte, tráfico y comercio. Sin embargo, esa rigidez genera a menudo conflictos socio-económicos cuando las EEIs son recursos explotables económicamente. En esta revisión, ejemplificamos las dificultades de implementar prohibiciones genéricas y proponemos que, para ser eficaz, la legislación sobre EEIs debería ampliar el abanico de herramientas disponibles (i.e. flexible), más allá del dilema de prohibirlo o permitirlo todo. Para ello proponemos la creación de categorías de EEIs que impliquen diferentes niveles de restricción y de estrategias de gestión. En el caso de EEIs ampliamente distribuidas sin posibilidades técnicas de control poblacional a gran escala ni de prevención de su expansión, planteamos la permisividad de su explotación comercial bajo ciertas restricciones, y señalamos las dificultades asociadas a prohibir dicha explotación cuando ésta ya se realiza. Aunque las soluciones simples (i.e. prohibir o no prohibir) pueden ser más fáciles de entender e implementar, no son siempre las más eficaces. Por tanto, animamos a que la legislación introduzca flexibilidad, que, pese a introducir una mayor complejidad, facilitaría la toma de decisiones en la gestión de las EEIs, mejoraría la eficiencia en el uso de recursos y reduciría los conflictos sociales asociados a esa gestión.

Can desertification be mapped? Lights and shadows of a challenging task

La desertificación es un fenómeno complejo con múltiples caras. Han existido numerosos intentos por cartografiarla. Sin embargo, ninguna de las aproximaciones se ha consolidado y los criterios y metodologías han cambiado con los años. La falta de robustez hace que la interpretación de estos mapas sea confusa y poco operativa. En este trabajo repasamos sucintamente las tentativas por plasmar en un mapa este complejo problema medioambiental, analizamos sus dificultades y mostramos las últimas tendencias. El último Atlas Mundial de Desertificación, publicado en 2018 por la Comisión Europea, renuncia a ello y propone un enfoque alternativo. Su propuesta es identificar aquellos lugares que pueden ser más proclives a la degradación al coincidir en ellos una serie de factores que amenazan el equilibro entre el uso de recursos y su regeneración. La creciente disponibilidad de recursos cartográficos abre las puertas a nuevos enfoques. Sin embargo, este enorme potencial de datos debe conjugarse con una clara concepción del problema, distinguiendo entre mapear el estado de desertificación o su riesgo y determinando, con la mayor objetividad posible, los umbrales de degradación que dan lugar a una degradación persistente.

Climate modulates grazing effects on primary productivity of arid ecosystems in Argentina

La introducción de fuentes de agua artificiales para uso ganadero en ecosistemas donde el agua ha estado ausente durante su evolución ha provocado cambios en la vegetación. Se ha demostrado que existe una atenuación radial del impacto del pastoreo con la distancia a la fuente de agua, favoreciendo la formación de piósferas. En Argentina, no existen estudios que evalúen cómo actúa el clima como modulador de los efectos del pastoreo en piósferas a lo largo de gradientes ambientales. El objetivo de este estudio fue evaluar y analizar el rol que juega el clima como modulador de los efectos que el pastoreo induce a escala local. Esto permitiría comprender como actúa el clima sobre los efectos del pastoreo. Para ello se seleccionaron 77 piósferas a lo largo de un gradiente climático y se analizó la variabilidad espacial de los valores de NDVI (Índice de Vegetación de la Diferencia Normalizada) en el gradiente de pastoreo y su relación con la precipitación media anual y la temperatura media anual. Se observaron dos patrones diferentes de respuesta del NDVI. El patrón 1 presentó un aumento del NDVI con la distancia al punto de agua, mientras que el patrón 2 manifestó un comportamiento inverso. Las piósferas de los patrones 1 y 2 se ubicaron por encima y por debajo de los 280 mm de precipitación anual y de los 14.5 °C de temperatura media anual, respectivamente. Estos resultados sugieren que existe un comportamiento diferencial de la vegetación frente al pastoreo que estaría modulado por variables climáticas.

Participatory planning for ecological restoration of a highly anthropised semi-arid landscape

La restauración ecológica tiene un enorme potencial para proteger la biodiversidad, aumentar el suministro de servicios ecosistémicos y mejorar el bienestar humano. Para desarrollar plenamente este potencial y hacerlo de una manera eficiente, es necesario diseñar procedimientos operativos que permitan identificar acciones y zonas prioritarias para la restauración. Estos procedimientos, además, deben armonizar los múltiples criterios de priorización y las múltiples expectativas sobre sus resultados. En este estudio hemos diseñado y aplicado un sistema de identificación de zonas de alta prioridad para la restauración de un paisaje semiárido muy antropizado en el sureste de la península ibérica. Nuestra aproximación conjuga los criterios de prioridad identificados y ponderados por una plataforma de partes interesadas, y la efectividad de la restauración, medida como incremento potencial en el suministro de servicios. Las partes interesadas identificaron y ponderaron 33 criterios de priorización y 24 servicios ecosistémicos. Las zonas de alta prioridad para la restauración, según criterio de la plataforma, coincidieron sustancialmente con zonas de alto suministro de servicios. Por el contrario, estas zonas apenas se solapaban con zonas de alta efectividad. Nuestro estudio muestra que ambas aproximaciones pueden contribuir, de forma complementaria, a mejorar la calidad de las decisiones y facilitar el consenso entre las partes. Nuestra metodología es flexible y puede ser replicada en otros paisajes, incluso fuera del ámbito del estudio.

System Dynamics for understanding desertification processes

La desertificación es un proceso complejo y contraintuitivo cuyo estudio demanda un enfoque multidisciplinar. Ello la convierte en un campo de investigación ideal sobre el que aplicar la Dinámica de Sistemas (DS). Se trata de una metodología de construcción de modelos dinámicos de simulación por ordenador que se concibe como herramienta de apoyo para el estudio y la gestión de problemas que, especialmente, muestren las características aludidas. Este artículo repasa los fundamentos de la metodología, muestra sus ventajas y desventajas, e ilustra su funcionamiento con un caso de estudio de desertificación. A través de este modelo, que describe un sistema de pastoreo en el que tanto la erosión como la invasión de matorrales son dos amenazas contrapuestas y latentes, se explican dos de las principales señas de identidad de la DS: la detección de bucles de realimentación y la implementación de multiplicadores. Mediante los primeros se trata de explicitar los mecanismos subyacentes al comportamiento del sistema y con los “multis” se demuestra la necesidad de considerar el comportamiento de un sistema en situaciones extremas, propias de problemas como la desertificación. El trabajo presenta, además, diversas maneras de utilizar un modelo DS. Más allá de la evolución temporal de las variables que forman parte del modelo, es posible acoplar distintos tipos de análisis que resultan muy útiles en el estudio y prevención de la desertificación, como es la estimación de riesgos de desertificación y los análisis de sensibilidad que permiten detectar los factores más determinantes de este problema.