Categoría: a2021-numIII

Conocer la condición de los ecosistemas es un requisito básico para poder manejarlos adecuadamente, sin embargo, evaluarla hasta el momento no ha sido posible a gran escala. Actualmente, expresar la condición es un reto mayor, ya que no contamos con un sensor o una escala de medición para estimar la estructura, composición y función de los ecosistemas, como lo explica Miguel Equihua con más detalle en una texto publicado en un ecoblog anterior (https://scme.mx/medir-la-condicion-de-los-ecosistemas-en-la-era-de-la-informacion/) donde describe  una propuesta colaborativa para generar un índice de integridad ecosistémica.  Considerar explícitamente las actividades humanas en el contexto de la integridad, puede aportar indicios valiosos para la estimación de la condición de los ecosistemas (ver también el texto de Angélica Hernández en este mismo número). Además de la reconocida relación de actividades humanas con la biodiversidad, existen bases de datos espaciales muy extensas para representar ciertas actividades humanas en el espacio, lo que explicaría porque muchos índices de condición ecosistémica sólo están basados en ellos. Desde hace algunos años, México cuenta con un modelo espacial de impactos humanos sobre la biodiversidad, a partir del cual, se ha reportado el estado de biodiversidad ante la CBD (véase quinto informe 2014 en https://www.biodiversidad.gob.mx/planeta/internacional/implementacion_cbd_mex).

Para mejorarlo, se están rediseñando todos los módulos del modelo en el marco del proyecto “Uso de big data para la gestación ambiental del desarrollo sostenible (Integridad Gamma / iGAMMA)” (CONACyT 296842). El equipo de trabajo sobre degradación está a cargo de establecer las bases para su modelación e incorporación en el índice de integridad ecosistémico; como parte de este proyecto hemos revisado de manera sistemática la literatura existente para México, con el fin de hacer un metaanálisis que establezca relaciones de dosis respuesta (DRR por sus siglas en inglés). Con ello se cumplirá con el objetivo de estimar el efecto de la presión/perturbación (dosis) en el estado (respuesta) de los ecosistemas terrestres y, en particular, el impacto del uso del suelo, la infraestructura y fragmentación resultante de las actividades humanas y sus demandas subyacentes de recursos.

La revisión sistemática de la literatura* arrojó algunos resultados sorprendentes y también preocupantes.  A pesar de que la búsqueda arrojó 3,134,699 resultados iniciales, de los cuales se descargaron 1,774 documentos por cumplir con los primeros filtros (título y resumen), los documentos que cumplieron con la calidad de los datos y sobre todo el diseño de experimento para decidir si cumple con los requisitos mínimos de calidad apenas sobrepasó el 2% de los documentos revisados: 6 para el tema de fragmentación, 9 para infraestructura y 21 para uso del suelo. Esto significa, por un lado, que no es material suficiente para hacer un metaanálisis confiable de la literatura publicada para México, ya que los análisis estadísticos realizados carecen de robustez debido al número muy reducido de publicaciones orientados a los temas de interés. El problema principal detectado durante la selección de publicaciones es la falta de rigor metodológico en las publicaciones existentes, además de una heterogeneidad muy grande en las variables presentadas en los estudios. Debido a esto, una gran cantidad de estudios no cumplió con los criterios para la realización del metaanálisis.

A pesar de que no se puede generar una relación cuantitativa o documentar el efecto de la presión sobre el estado en las comunidades biológicas, de manera cualitativa fue posible identificar las variables de dosis (presión) y de respuesta (estado) para cada tema (Figura 1).

Retomando la pregunta del título de este texto, ¿ya chole?, nuestra investigación muestra que a pesar de que sean temas “clásicos” y ampliamente abordados en diferentes áreas de la ecología, biología de la conservación y sobre todo en la ecología del paisaje, en México no contamos con un cuerpo de información publicado y analizable como para conocer con confianza qué tan degradados están los ecosistemas en México y los factores que lo provocan. Realmente hace falta retomar estos trabajos con un enfoque más sistemático y sobre todo con diseños experimentales que permitan obtener datos válidos y comparables.

* Se realizaron búsquedas de la literatura disponible en inglés y español sobre estudios en ecosistemas mexicanos que tenían como objetivo cuantificar cómo la infraestructura carretera, el uso del suelo o la fragmentación afectan la biodiversidad con datos in situ, usando una serie de palabras clave. Cabe de destacar que ni los grupos taxonómicos, el año de publicación u observación, ni el tipo de revista eran limitantes para la selección de documentos. Para mayores detalles metodológicos, véase Kolb et al. en prep.

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Los ecosistemas han sido alterados por los seres humanos desde que los primeros homínidos comenzaron a aprovechar los recursos naturales para satisfacer sus necesidades de alimentación y materiales. Sin embargo, el impacto de las actividades antropogénicas en el ambiente se intensificó a partir de las revoluciones agrícola e industrial (ver texto “Hacia el equilibrio sociedad-naturaleza” publicado en Nexos por la SCME https://medioambiente.nexos.com.mx/?p=1664).

Ambos procesos, el primero con un origen que data de hace aproximadamente 10 000 años y el otro con poco más de 200 años, permitieron pasar de una simple apropiación de la naturaleza a una de producción que involucró nuevos métodos y herramientas más eficaces para explotar grandes extensiones de tierra para actividades agropecuarias, industriales, turísticas y el transporte de personas y materiales. Estas actividades, además del uso de máquinas para la extracción masiva de minerales y fuentes de energía, han dejado gradualmente una huella que en la actualidad se refleja en la integridad de los ecosistemas a nivel mundial.

Gracias al desarrollo de tecnologías satelitales, desde hace algunas décadas, se han desarrollado métodos de análisis que permiten evaluar la superficie del planeta que ha sido afectada por actividades humanas. Particularmente, dentro de la ecología humana y del paisaje, se utilizan métodos de teledetección y de ciencia de la información geográfica (SIG) para estudiar la relación entre las sociedades humanas y su entorno biofísico.

Los modelos espacialmente explícitos permiten expandir las escalas espacio-temporales de los análisis de la condición de los ecosistemas. Un método basado en información de tipo geoespacial que permite evaluar el impacto de las actividades antropogénicas en ambientes terrestres es el de la “huella humana” (HH), definida como la transformación de los ambientes físicos y de los ecosistemas que sostienen por efecto de las actividades humanas (Theobald, 2013).

Sanders y colaboradores (2002) evaluaron el impacto de las actividades humanas, en particular la densidad poblacional, el cambio de uso del suelo y la infraestructura eléctrica. A partir de ese trabajo de se han desarrollado otras evaluaciones, todas ellas con el supuesto de que el impacto de las actividades antropogénicas sobre el ambiente es resultado del tipo de actividad que se realiza, de la superficie que ocupa y de la acumulación de actividades que se tenga en ella a través del tiempo (González-Abraham et al., 2015).

El número de variables que se incluyen en estas evaluaciones se ha ido incrementando conforme lo hace la cantidad y calidad de información ambiental espacial disponible en los países. Por ejemplo, Venter y colaboradores (2016), adicionaron en un modelo de HH factores como la iluminación nocturna, vías férreas, caminos y  vías navegables. De acuerdo su análisis, en 2009 alrededor del 75% de la superficie terrestre mostraba algún grado de impacto por el hombre (Figura 1a) y, en algunas regiones, en 16 años el impacto humano se había reducido ligeramente (Figura 1b).

En la DGEIA de la Semarnat se realizó una estimación de la HH en México. Esta estimación incluyó información espacial de libre acceso de actividades productivas, entre ellas la agricultura, ganadería, acuicultura, plantaciones forestales o minería a cielo abierto, la presencia de zonas urbanas, industriales y de infraestructura (vías de comunicación, presas, aeropuertos, canales, líneas de transmisión eléctrica y sitios de disposición de residuos sólidos, entre otras). El ejercicio para el país estimó que en 2011, 53.3 % del país aún tenía superficie significativamente sin transformar, aunque poco más del 25% de la superficie nacional tenía niveles altos o muy altos de presencia de actividades humanas (Figura 2).

Estos modelos muestran como la ciencia de datos aplicada al campo de conocimiento de los ecólogos permitirá identificar los fenómenos que impactan a los ecosistemas cada vez a escalas más finas; conocimiento que puede ser aplicable en la planificación del territorio y la conservación de la naturaleza.

Referencias

• González-Abraham, C., E. Ezcurra, P. P. Garcillán, A. Ortega-Rubio, M. Kolb y J. E. Bezaury C. The human footprint in Mexico: physical geography and historical legacies. PLoS ONE 10(3). 2015.
• Theobald, D. M. A general model to quantify ecological integrity for landscape assessments and US application. Landscape Ecology 28: 1859–1874. 2013
• Venter, O. et al. Sixteen years of change in the global terrestrial human footprint and implications for biodiversity conservation. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms12558. 2016.

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Los ecosistemas dulceacuícolas son los más amenazados en todo el mundo, especialmente aquellos en países en desarrollo, debido a su acelerada industrialización, urbanización y crecimiento demográfico, así como cambios en el uso del suelo en sus cuencas de captación. Se estima que estos ecosistemas contienen casi el 10% de las especies de animales de la Tierra, por lo que se requiere poner mayor atención en conocer su condición para garantizar su conservación. Esto implica necesariamente contar con métodos y herramientas de monitoreo y evaluación confiables y factibles.

Una herramienta que ha cobrado importancia en la gestión del agua es el biomonitoreo, el cual se define como el uso de variables o respuestas biológicas para monitorear los cambios en el ambiente. Diversos organismos dulceacuícolas se utilizan como bioindicadores. Los macroinvertebrados son considerados los más adecuados para el biomonitoreo porque proporcionan el mayor rendimiento costo-beneficio, son relativamente inmóviles, son ubicuos, viven en estrecho contacto con los sedimentos y la columna de agua, y exhiben un amplio espectro de tolerancia a los contaminantes.

Las respuestas de estas comunidades de macroinvertebrados incluyen desde una fuerte reducción en las especies presentes hasta disminuciones de su abundancia en áreas impactadas, con predominio de especies tolerantes; las especies sensibles sólo estarán presentes en entornos de bajo impacto. El biomonitoreo proporciona información fáctica sobre el estado actual y las tendencias pasadas de las condiciones ambientales. El uso de esta técnica se ha vuelto popular, especialmente en los países en desarrollo, ya que no requiere equipos costosos ni sofisticados y reduce los costos de operación e insumos en análisis fisicoquímicos. Actualmente existen más de 100 índices biológicos para evaluar los ambientes dulceacuícolas. Uno de los más importantes es el índice “Biological Monitoring Working Party” (BMWP), desarrollado en el Reino Unido en la década de los 70´s. Debido a su facilidad de uso el BMWP se ha extendido a varios países. Este índice mide la respuesta diferencial de invertebrados acuáticos a los déficits de oxígeno causados ​​por contaminación orgánica. Para su aplicación, el BMWP debe ser adaptado y calibrado para cada región ecológica, debido a las diferencias en la composición taxonómica regional ocasionada por sus historias ecológica, zoogeográfica y geológica, así como de los impactos antrópicos.

La bioindicación con macroinvertebrados se ha empleado en América Latina; sin embargo, en México, la información sobre bioindicación en general es escasa y el biomonitoreo aún no se incluye en la legislación vigente.

El grupo de trabajo del Laboratorio de Evaluación de la Salud de los Ecosistemas Acuáticos de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del IPN, desarrolló una metodología para obtener los valores de bioindicación de los diferentes grupos de macroinvertebrados mediante un procedimiento estadístico que integra la composición y abundancia de los ensambles de macroinvertebrados del río en estudio, los datos fisicoquímicos del agua, y los parámetros de la calidad del hábitat. Este procedimiento lo aplicamos exitosamente en Panamá para la bioevaluación de sus corrientes superficiales (BMWP/PAN). En México hemos calibrado el BMWP para los ríos Apatlaco y Chalma-Tembembe (Morelos), Río Bobos (Veracruz), ríos Salado y Grande de la Reserva de la Biosfera Tehuacán-Cuicatlán (Puebla-Oaxaca), ríos Extoráz, Escanela-Jalpan, Ayutla y Santa María en la Reserva de la Biosfera Sierra Gorda (Querétaro) y en el río Sinaloa (Sinaloa). Adicionalmente, se desarrolló una aplicación móvil para su uso en el monitoreo participativo en la Reserva de la Biósfera Tehuacán-Cuicatlán (Fig. 1), el cual se lleva a cabo en colaboración con la Dirección de la Reserva (CONANP) y las comunidades de los pobladores originarios (Fig. 2). Esto permitirá un seguimiento espacial y temporal de los ríos Grande y Salado (Fig. 3), para coadyuvar en el establecimiento de las directrices para la conservación y gestión de los cuerpos de agua de esta Reserva.

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Las Naciones Unidas está desarrollado un nuevo sistema de cuentas ambientales (Smith 2007). Se le denomina la “Contabilidad de Ecosistemas del Sistema de Contabilidad Ambiental y Económico (SCAE CE)”.  La Comisión de Estadística de las Naciones Unidas acordó adoptarla como estándar estadístico en su 52a sesión en marzo de 2021. El sistema se ha desarrollado para dar respuesta a las crecientes necesidades de políticas que buscan hacer visible las contribuciones de los ecosistemas a la economía, así como las afectaciones reciproca que la economía genera en ellos. En varios países, incluyendo a México (proyecto NCAVES[1]) se han venido realizando estudios piloto para lograr el acopio e integración de información sobre la variedad de tipos de ecosistemas reconocibles en el país, así como sobre los servicios que aportan, utilizando datos a nivel macroeconómico.

En esta iniciativa se parte de incorporar a los ecosistemas en términos contables con referencia a dos atributos principales: extensión y condición. Por extensión se entiende directamente la cobertura espacial de los diferentes ecosistemas. La condición se define como la calidad de cada ecosistema y se propone estimarla a partir de un conjunto de indicadores clave. La condición califica el estado funcional del ecosistema tanto en relación con el grado de preservación del estado natural como con el potencial para suministrar servicios ecosistémicos. A partir de estos datos, se busca caracterizar en general las existencias de los “activos ecosistémicos” así como el estado en el que se encuentran en el país. Además, también interesa documentar los cambios que ocurran en el tiempo.

Estos datos biofísicos forman parte de la base de cálculo para medir del valor monetario de los beneficios que los ecosistemas dan a la sociedad, que es la meta contable de la SCAE CE. La idea es que la capacidad[2] del ecosistema i, para ofertar un tipo k de servicio, a la sociedad puede expresarse como una función tanto de su extensión como de su condición y de algunos atributos específicos, a, del ecosistema:

En el caso de México, para documentar la extensión se recurrió a la comparación de una variante condensada a 32 clases, de las Series de Uso del Suelo y Vegetación de INEGI. Documentar la condición requirió la incorporación de productos adicionales y se optó por usar el Índice de Integridad Ecosistémica calculado con modelos de redes bayesianas (modelos del ámbito de la “inteligencia Artificial” Pearl 2018; Sierra et al., 2018) y a partir de datos del sistema MadMEX de CONABIO y del INFyS de CONAFOR (ver también https://scme.mx/medir-la-condicion-de-los-ecosistemas-en-la-era-de-la-informacion/).

Dada la heterogeneidad en la resolución, criterios y temporalidad de la información potencialmente disponible para utilizarse en el cálculo de la integridad se consideró interesante construir una herramienta computacional que permitiera interoperar a través de ellas. Para hacerlo se desarrolló un enfoque también basado en redes bayesianas que se integró como se ilustra en la Figura 1.

En la literatura del “Aprendizaje Automatizado”, el modelo se puede utilizar para generar distintos tipos de “razonamiento automatizado”, en términos deductivos, inductivo y diagnósticos principalmente. Una de muchas posibles interacciones interesantes con la red es simplemente notar su estado base o a priori. De acuerdo con nuestros resultados un gran porcentaje del territorio nacional tiene todavía lo que se etiquetó como “vegetación natural” (80.6%) lo cual no implica que se encuentra en buen estado ya que se estimó también un índice de Huella Humana global de alrededor del 26% y un Índice de integridad Ecosistémica de 67%.

Considerando la flexibilidad y potencia de cómputo de los modelos que estamos utilizando, proponemos que pueden ser de utilidad para visualizar los datos contables geoespacializados con los que operará la contabilidad de los ecosistemas terrestres de México a través de la SCAE CE. Con base en esta estructura consideramos que es también factible incorporar información social y económica y vincularla así con la extensión de los ecosistemas, su condición y los servicios ecosistémicos con el fin de desarrollar políticas propicias para avanzar hacia un bienestar sustentable de la gente en armonía con la naturaleza.

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[1] Proyecto de Contabilidad de Capital Natural y de Valoración de Servicios Ecosistémicos  (NCAVES, por sus siglas en inglés) fue financiado por la Unión Europea y está siendo implementado en México bajo el liderazgo del INEGI, en colaboración con SEMARNAT, la División de Estadísticas de las Naciones Unidas y el Programa de las Naciones Unidas para Medio Ambiente.

[2] “[Capacidad es la habilidad de un ecosistema para] generar un servicio ecosistémico en las condiciones, la gestión y los usos actuales que tenga, alcanzando el nivel más alto de rendimiento o uso sin degradar el suministro futuro del mismo ni de otros servicios ecosistémicos”

Referencias

• Pearl, J. (2018). Does obesity shorten life? or is it the soda? on non-manipulable causes. Journal of Causal Inference, 6(2), 1–13. https://doi.org/10.1515/jci-2018-2001
• Sierra, L. A., Yepes, V., García-Segura, T., & Pellicer, E. (2018). Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects. Journal of Cleaner Production, 176, 521–534. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.140
• Smith, R. (2007). Development of the SEEA 2003 and its implementation. Ecological Economics, 61(4), 592–599. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2006.09.005

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