Perspectivas de la ecologia del paisaje en el manejo de zonas aridas · 2018. 4. 21. · Avances en...
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Perspectivas de la ecologia del paisaje en el manejo de zonas aridas
Brandon Bestelmeyer
USDA-ARS Jornada Experimental Range
Las Cruces, NM, USA
Avances en la ecologia de zonas aridas/pastizales
1) Non-equilibrio e interacciones entre factores aumenta el riesgo de la desertificacion
2) Estados alternativos son comunes, causados por retroalimentaciones entre la cobertura de plantas y procesos incluyendo el fuego, redistrubucion de agua, y erosion
3) Indicadores del riesgo del “umbral” para evitar degradacion
4) Indicadores de los umbrales de restauracion para identificar limitaciones
5) Resuma y comunicar la informacion con modelos de “estado y transicion”
Un ejemplo de la Jornada Experimental Range
1921 1936
1956 2009
El mecanismo es la perdida de pastos SEGUIDO por establecimiento de arbustos
Heavily grazed, high perennial grass basal cover Perennial grasses nearly extinct
Small shrubs
Abundant shrubs
0
100
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1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970Year
lbs/
acre
Black grama production
Falto de produccionen 1949
Recuperación Derrumbamiento en1951, erosion extensivo sobrevenga
El umbral de derrumbamiento: potrero 2,1951, Jornada Experimental Range
Como perdimos los pastos pereniales?
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1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970Year
lbs/
acre
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% of recom
mended standing
biomass consum
ed
Black grama production% utilization of standing crop
050
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1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970
Mon
soon
al ra
infa
ll (m
m)
Una secuenciade años secos, impredicible
No reduzcanuso de pasto, uso desupplementosy enfoque en hierbas anuales
Umbral
Demasiado uso de navajita negra durante la sequía
Indicadores de alto riesgo del umbral, 1935
No percibieron los cambios
Plantas con ‘pedestales’
Despositos de suelo
Horizonte A perdido
Indicadores de las limitaciones para restauracion,1970s
El contagio de erosion fue imparable, consumiendo pastizales restantes
Deposicion muy profundo
Modelos de estado y transicion representan los mecanismos e indicadores
3b
7
6
1b
2
Black gramaMesquite
1a. Grazing in drought periods, black grama fragmentation. 1b. Unknown, possible role for extreme wet periods2. Black grama extinction due to heavy grazing in drought, soil erosion. 3a. Mesquite seed introduction with black grama fragmentation, lack of fire. 3b.Shrub removal4a, 5a. Mesquite seed introduction or mesquite release from biological constraint. 4b, 5b. Shrub removal6. Heavy grazing, drought causes black grama extinction, greater opportunities for mesquite expansion, wind erosion/deposition from adjacent shrublands7. Heavy grazing or ORV disturbance, bunchgrass loss, wind/sheet erosion, soil truncation8. Mesquite removal coupled to soil stabilization, nutrient addition, seeding during wet periods.9. Unknown, possibly via reseeding in extreme wet periods
Black gramaBunchgrassesBlack gramaBunchgrasses
BunchgrassesBlack grama
BunchgrassesBlack grama
Black grama-limited grassland
Black grama grassland
Black gramaSoaptree yucca
SnakeweedBlack grama
Bunchgrasses(Snakeweed)Bunchgrasses(Snakeweed)
BunchgrassesMesquiteBunchgrassesMesquite
Mesquite(Saltbush)
Mesquite shrubland
1a
4a
3a
Bunchgrass grassland
5a
8
4b
5b
9
Shrub-encroaching (A)
MesquiteBunchgrassesMesquiteBunchgrasses
Shrub-encroaching (B)
MesquiteBunchgrassesMesquiteBunchgrasses
Black-grama dominated state
Black grama-limited state
Shrub encroaching state A
Shrub-encroaching state B
Mesquite shrubland state (advanced)
•Black grama, soaptree yucca, dropseedsthreeawns. No mesquite in immediate area.•Black grama cover and stature is high• Small patches of bare ground,covered with litter and BSCs.•Berino-Buckelbar map unit,Jornada Experimental Range, Dona Ana Co.
•Black grama, threeawns, snakeweed, fewmesquite.
•Black grama cover and stature is low•Large patches of bare ground,unprotected by litter and eroding.
•Wink-Harrisburg map unit,Jornada Experimental Range, Dona Ana Co.
•Black grama common, but fragmented•Several size classes of mesquite•High bare ground cover despite recenthigh rainfall, moderate erosion.
•Berino taxadjunct, CDRRC, Dona Ana Co.
•Snakeweed, some threeawns, many mesquite•Grass cover very low, no black grama•Note evidence of wind erosion, litteraccumulations in small depressions•Wink Harrisburg map unit, Dona Ana Co.
•Mesquite, some snakeweed•No grass cover in interdunes, some dropseedsassociated with mesquite coppices•Soil surface indurated and rich incarbonate, exposed roots.•Copia-Nations complex,Fort Bliss, Otero Co.
El perspectivo del “paisaje”: pasos siguientes
1) Heterogeneidad espacial: procesos distintos son importantes en partes distintos del paisaje y region
2) Interacciones espaciales: transferencia de recursos o disturbio entre parches dentro de estados o entre delineaciónes de estados dentro de un paisaje se controla transiciones
3) Escala espacial: Heterogeneidad espacial e interacciones espaciales requiera escalas variables para observacion y la coleccion de datos
4) Modelos de estado y transicion jerárquico y espacial son necesidades
Aumenta mas los arbustos en suelos con menor cantidad de arcilla
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5
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20
25
30
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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Year
Mea
n Pr
osop
isca
nopy
cov
er (%
)
Low clayHigh clay
Buenos ranchos estan correlacionados con buenos suelos y clima
Contagio de transicions a traves del paisaje por el dispersion de arbustos y erosion
Proportion = 0.7104e(-0.0036*dist.)+0.2896
distance from 1942 shrub-dominated patch (m)
Prop
ortio
n of
land
scap
e co
nver
ted
to s
hrub
dom
inan
ce 1
942-
2003
Transition pattern within sandy plains landscape on Jornada
1m
Contagio comienza con la fragmentacion de parches de pasto y extensión de parches de suelo desnudo
High resolution aerial imagery (5 cm)
Parches de pastograndes y chicos
(referencia)
Chicos parches de pastoy gran areas de suelo desnudointerconectados
(comieza la degradacion)
Major Land Resource Area (ecoregion) Soil-geomorphic system, watersheds
Ecological sites and states
Patches
Hottest anddriest section
Chihuahuan Desert
La jerárquia espacial de interacciones y limitaciones
Rio Grande river valleyerosional remnants
Remnant patchesof black grama aresmall but evenlydistributed
Modelos jerárquicos de estado y transicion
-La estructura fundamental de los modelos cambia entre paisajes y ecoregions (e.g., la importancia de erosion o competencia)
-Interacciones de transiones entre suelos por modo de transferencias a traves de suelos y formas de tierra
-El control de riesgos y restauracion por las caracteristicas del perfil del suelo
-Patrones de parches controla retroalimentaciones que determina la evolucion del estado
Escala fina
Escala amplia
Intervenciones basados en modelos y estratificación
1. Cuales son las problemas?Donde se localizan (“hotspots”)
1.3 At-riskcommunity
1.2 AnotherCommunity
2.1 Community
1.1A
1. Grassland state
2. Savanna state 3. Shrubland state
1.1 Referencecommunity
3.1 Community
T1A
T2A
R1A
2.2 Community
1.2A1.2B1.3A
2.1A 2.2A
2. Modelos socio-ecologicosModelos de estado y transicion,sitios ecologicos
3. Mapeo de estadosIntervencion/cambiode manejo, o hace nada
4. Monitoreo,pruebas de losmodelos
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5. Cambiar/verificarlos modelos