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
DOF
(Diario Oficial de la Federación). 2002. Norma Oficial
Mexicana NOM-059- ECOL-2001, Protección ambiental-Especies
nativas de México de flora y fauna silvestres-Categorías
de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión
o cambio-Lista de especies en riesgo. Publicado el 6 de marzo
de 2002.
García, E. 1997a. Temperaturas máximas promedio.
Cartografía Digital. Escala 1:1,000,000. México:
CONABIO.
——
1997b. Temperaturas mínimas promedio. Cartografía
Digital. Escala 1:1,000,000. México: CONABIO.
—— 1998a. Isotermas medias anuales. Cartografía
Digital. Escala 1:1,000,000. México: CONABIO.
—— 1998b. Isoyetas medias anuales. Cartografía
Digital. Escala 1:1,000,000. México: CONABIO.
Hilton-Taylor, C. (comp.). 2000. 2000 IUCN Red List of Threatened
Species. Gland, Suiza y Cambridge, Reino Unido: IUCN.
INE- SEMARNAP (Instituto Nacional de Ecología, Secretaría
de Medio Ambiente, Re- cursos Naturales y Pesca). 1997. Primera
Comunicación Nacional ante la Convención Marco de
las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. México.
Peterson, T., V. Sanchez-Cordero, J. Soberón, J. Bartley,
R. Buddemeier y A. Sánchez- Navarro. 2001. Effects of global
climate change on geographic distributions of Mexican Cracidae.
Ecological Modeling 144: 21-30.
——, M. Ortega-Huerta, J. Bartley, V. Sánchez-Cordero,
J. Soberón, R. Buddemeier y D. Stockwell. 2002. Future
projections for Mexican faunas under global climate change scenarios.
Nature 416: 626-628.
Rzedowski, J. 1990. Vegetación potencial. IV.8.2. Atlas
Nacional del México. Vol. II
escala 1:4 000 000. México: Instituto de Geografía,
UNAM.
——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.
SEMARNAP-INEGI-UNAM (Secretaría de Medio Ambiente, Recursos
Naturales y Pesca; Instituto Nacional de Estadística, Geografía
e Informática; Universidad Nacional Autónoma de
México-Instituto de Geografía. 2001. Inventario
Nacional Forestal. Escala 1:250,000. México: SEMARNAP-INEGI-UNAM.
Stockwell, D. y D. Peters. 1999. The GARP modeling system: problems
and solutions to automated spatial prediction. International Journal
of Geographical Information Science 13: 143-158.
Stockwell, D. y R. Noble. 1992. Induction of sets of rules from
animal distribution data a robust and informative method of data
analyst. Mathematics and Computers in Simulation 33: 385-390.
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.
