Señales de cambio global en el sitio LTER-Sierra Nevada
Antonio J. Pérez-Luque1; Regino Zamora1,2; Francisco J. Bonet1; José Miguel Barea-Azcón3, Rut Aspizua3 1 Laboratorio
de Ecología - Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía, Universidad de Granada 2 Departamento de Ecología - Universidad de Granada 3 Agencia de Medio Ambiente y Agua de Andalucía
Reunión LTER España. 20-21 de Junio de 2016 Centro de Educación Ambiental (MAGRAMA). Valsaín (Segovia)
Sierra Nevada
Sierra Nevada Montaña mas alta del sur de Europa (3482 m snm) Gradientes altitudinales y ecológicos Hotpost de biodiversidad de la Región Mediterránea (Blanca 1996, Blanca et al. 1998, Cañadas et al. 2014)
2100 especies de plantas vasculares (25 % y 20 % de la Flora Española y Europea, respectivamente) Alta tasa de endemicidad (80 especies vegetales endémicas) (Lorite et al. 2007) 27 habitat tipos (Directiva Hábitat) > 10.000 especies de invertebrados 200 especies de vertebrados
Sierra Nevada 61 municipios con mas de 90 000 habitantes Principales actividades económicas: agricultura, turismo, ganadaría, apicultura, esquí y minería. Figuras de Protección Reserva de la Biosfera (MAB UNESCO) Zona de Especial Conservación Lugar de Importancia Comunituaria Zona de Especia conservación para las AVES (red Natura 2000) Parque Nacional y Parque Natural Lista Verde de Áreas Protegidas (IUCN)
Una larga tradición de investigación en Sierra Nevada LTER site GLOCHAMORE site GLORIA site
Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada
Programa de seguimiento de los efectos del cambio global en Sierra Nevada desde 2007. Este programa tiene como finalidad la recopilación de información útil y relevante sobre el funcionamiento de los sistemas ecológicos y socioeconómicos del sitio LTER-Sierra Nevada, con objeto de diseñar protocolos de gestión que minimicen los impactos del cambio global en dicha montaña.
Impactos del cambio global en Sierra Nevada
Marco conceptual: Identificando los potenciales impactos del cambio global en los socio-ecosistemas de Sierra Nevada
Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada: Programa de seguimiento: 48 protocolos de seguimiento > 100 variables Basado en las áreas temáticas de las estrategia GLOCHAMORE
Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada: Programa de seguimiento
Distribución de los transectos, plots, etc
Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada: Programa de seguimiento
Estaciones de Monitoreo Intensivo
Distribución de los transectos, plots, etc
Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada: Programa de seguimiento Estaciones de monitoreo intensivo: áreas con alta densidad de protocolos de seguimiento ecológico localizados en torno a una estación meteorológica. Redes de sensores inalámbricos para medir diferentes factores abióticos (tª, humedad, concentración CO2, etc) y cámaras para obtención de índices de vegetación.
MODIS Sensor pixel Meteorological station
Camera for NDVI index
Ecological monitoring protocol
Wireless sensor network for abiotic factors
Impactos del cambio global en Sierra Nevada
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: un primer diagnóstico 40 fichas Climate (2) Cryosphere (4) The role of history (6) Aquatic ecosystems (5) Population trends (7) Phenology (3) Carbon fluxes and NPP (2) Socieconomic services (2) Forest management (6) S. Nevada as global observatory (3)
69 autores (11 instituciones) Univeridad de Granada Universidad Autónoma de Madrid Universitat Autònoma de Barcelona Oslo University Lancaster University Andalusian Regional Government Spanish National Research Council (CSIC) …
sl.ugr.es/results_obsnev
Impacts of global change in Sierra Nevada at glance
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Cambios en el uso del suelo
Cambios de uso: registros palinológicos Reconstrucción de la vegetación a partir de registros palinológicos Registros sedimentarios de lagunas y borreguiles Análisis de polen de alta resolución Contenido en Carbón Isótopos Cambios en la vegetación desde 11.500 años
Cambios de uso: registros palinológicos Multiples evidencias indican que desde hace 3000 años hasta la actualidad se ha intensificado la actividad humana en Sierra Nevada Aumento de la frecuencia de incendios Aumento de cultivo de olivo a gran escala en zonas bajas Aumento de reforestación Eutrofización de los humedales
Cambios de uso: escala de paisaje Cambios de uso de suelo en Sierra Nevada en los último 50 años Mapas de uso del suelo Fotointerpretación a escala de detalle Detailed (1:5 000 - 1:15 000) de ortofotografías (1956, 2006, 2011)
42.8 % de la superficie ha sufrido algún cambio de uso
Cambios de uso: escala de paisaje Natural Forests (Oaks)
Anbandono de actividades tradicionales
Conifers Mixed forests Other leafy forests Riparian forests
Aumento de formaciones arboladas (pinares de repoblación)
Shrublands and pastures Scattered cover Irrigated croplands Rainfed croplands
Densificación formaciones arbóreas naturales
Urban Other % Surface Sierra Nevada
Recolonización campos de cultivo abandonados Q. pyrenaica Tree density (ind/ha)
1956
2006
Cambios de uso: escala de detalle Análisis de información histórica de los últimos 5 siglos en una región de la Alpujarra (zona sur de Sierra Nevada)
Revisión de documentos antiguos (mapas de catastro, inventarios forestales, fotografías antiguas, cuadros, etc.) para recopilar información relativa a la distribución de la vegetación, cultivos, usos, variables socioeconómicas, etc.
Cambios de uso: escala de detalle Aumento de la superficie ocupada por vegetación natural Reducción superficie de cultivos Reducción de la carga ganadera Declive demográfico (1950 – actualidad) Reducción sector primario
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Cambios en el clima
Cambios en el clima Evolución temporal de variables climáticas: análisis de tendencias Mapas climáticos de alta resolución (100 m): Precipitación Temperatura mínima (media anual) Temperatura máxima (media anual) Rango temporal: 1960-2010 Estaciones climática repartidas en un gradiente altitudinal
Aquí una fotico de una estación
Cambios en el clima Resultados del análisis de tendencias 99.8 % de los pixeles mostraron tendencias negativas para la precipitación
82.51 % de los pixeles con tendencia positiva para la temperatura máxima
75.5 % de los pixeles con tendencia positiva para la temperatura mínima
Tau values (trend)
Trend Analysis for Rainfall (Mann-Kendall tau)
Tendencia de aumento más evidente a partir del final de la década de los 1970s (resultados similares escala regional y nacional)
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Cambios en la cubierta de nieve
Cambios en la cubierta de nieve Evaluación de la dinámica de la cubierta de nieve en Sierra Nevada a partir de imágenes de satélite
Trend tau (+ or -)
Indicadores de la cubierta de nieve snow cover duration (scd) snow cover onset date (scod) snow cover melting date (scmd)
Magnitude (sen slope)
Variable
2000
Análisis de la tendencial temporal Temporal range: 2000-2014
2014
Cambios en la cubierta de nieve 80 % pixeles con tendencia negativa en la duración de la cubierta de nieve 68.03 % pixeles tendencia positiva para fecha de incio de la nieve (retraso en la fecha de inicio) 80.72 % pixeles con tendencia negativa en fecha de fusión de la nieve (adelanto fecha de fusión)
Patron espacial Intensidad de la tendencia (tau) y magnitud de cambio (sen-slope) mas acusados conforme asecendemos en altura Trend values (tau)
A partir de 3000 m la duración de la cubierta de nieve se ha reducido una media de tres días en los últimos 14 años.
Significant trend pixels
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Casos de estudio
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Long-term changes of mountain passerine bird communities in Sierra Nevada: a 30 years case-study
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada Objetivos Analizar cambios temporales en la composición y abundancia de las comunidades de aves paseriformes y su relación con los cambios de uso del suelo y cambios en el clima. Detectar cambios en la distribución altitudinal
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada 1
Comparación de censos realizados en las mismas localidades 1980-85 and 2008-12
1.700 m. Mountain Forests of Quercus pyrenaica
2
2.200 m. High mountain scrubland (Juniperus communis subsp. nana, Genista baetica).
3
3.100 m. High mountain summits
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada 1977-83
Cambios de uso Robledales:
1
Aumento en la densidad (+9%) Aumento en la cobertura árborea (+5%) 2
Matorral de alta montaña: pocos cambios 3
Altas cumbres: no cambio
2010
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada
Cambios en el clima Tendencia negativa de la precipitación (t = - 0.024, p = 0.866) Tendencia positiva de las temperaturas media (t = 0.0197, p = 0.895) y mínima (t = 0.4532, p = 0.00059) Incremento medio de 0.103 °C/año en el periodo analizado
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada Nº de especies similar en los dos periodos para los tres sitios estudiados Cambios en la composición de especies Turonver 26.8 % Gradiente altitudinal Mayores cambios en robledales (la comunidad mas rica), Menores cambios en altas cumbres (la comunidad mas pobre)
Abundancia: Disminución poblacional significativa para especies que eran dominantes en los años 80: Herrerillo en robledal Collalba gris en matorrales 1980s
2008-2012
Species Number
Density (Birds/10 ha.)
Species Number
Density (Birds/10 ha.)
Common species
Turnover (%)
Pyrenean Oak forests
21
108.1
31
37.5
18
37.9
High mountain scrubland
12
30.2
14
10.5
9
29.07
3
4
5
4.9
3
13.4
High mountain summits
Cambios en las comunidades de aves de Sierra Nevada
El desacoplamiento existente entre la magnitud de los escasos cambios ambientales observados (matorrales alta montaña, altas cumbres), y los notables cambios en las comunidades de aves paseriformes durante los últimos 30 años se relaciona con el carácter insaturado de las comunidades de montaña, expuestas a constantes entradas y salidas de especies. La comunidad de aves paseriformes de Sierra Nevada está perdiendo paulatinamente su carácter alpino, tendencia que se está acelerando en la actualidad, mientras que se va enriqueciendo con elementos mediterráneos de cotas más bajas.
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Cambios en la fenología de floración de borreguiles
Cambios en la fenología de floración de borreguiles 1980
Objetivos: Determinar cambios a largo plazo en: Composición de especies Abundancia de floración Fenología de floración de un ecosistema singular de Sierra Nevada
2012
Cambios en la fenología de floración de borreguiles Revisitar parcelas de vegetación (1x1 m) muestreadas hace dos décadas (Zamora 1990a, b) 2 periodos: 1988-1990 (3 años) y 2009-2012 (4 años) Presencia / Ausencia Cobertura-Abundancia (Braun-Blanquet 1964)
Fenología de floración Obtención de perfiles fenológicos para 19 especies y comparación de atributos fenológicos: Día de Inicio de la floración Día de fin de la floración Duración del periodo de floración Fecha del máximo de floración Ánalisis de los cambios en los atributos fenológicos nivel de comunidad grupo fenológico (flowering classification): especies de floración temprana, media y tardía
Date of flowering peak Julian day Duration Onset
End date
Cambios en la fenología de floración de borreguiles C. nevadensis
Composición de especies
50
No cambios significativos entre 80s y 2010s
40
C. nigra
G. sierrae
R. angustifolius
20 40
30
10 15
20
30
30 20 10
20
Abundancia
10 10
Diferencias significativas en la abundancia de flores entre los dos periodos para especies de floración tardía (Trifolium species) 40
0
0
Density Flowers Average (number per plot)
No cambios significativos en la abundancia media de flores entre los dos periodos a nivel de comunidad
30
C. caryophyllea
E. quinqueflora
5
10
0
0
L. corniculatus 15
150 20
10
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
0
0
E. willkommii
G. boryi
G. pneumonanthe
30
4
10 4
20
* * early
Middle middle
2
0
T. pratense
T. repens
*
60
60 40
20 1
0
0
2
10
late
5
40 5
Late
2
80
3
20
0
0
0
1988-1990
V. uliginosum
10
4
P. palustris 5
Scorzoneroides 6
5
50
0
P. nevadensis
10
100
0
0
N. stricta
30
Early
5
10
10
V. palustris
30
20
Density Flowers Average (number per p plot)
P. nivalis
20
0
2009-2012
0
*
Cambios en la fenología de floración de borreguiles Fenología de floración a nivel de comunidad
Observamos un retraso significativo para todos los atributos fenológicos La fecha de fin de floración es el atributo que mas se retrasó (+12.58 días)
Cambios en la fenología de floración de borreguiles Composición No cambios significativos, aunque encontramos mas especies Mejor conocimiento taxonómico Cambios no significativos en la abundancia de floración Fenología de floración: Especies de floración temprana son las mas sensibles Clima Aumento de temperatura mínima Difference 1980’s vs. 2010’s: + 1.02 ºC Dinámica de la cubierta de nieve (2000-2014) (Trend analysis MODIS) Retraso en la fecha de inicio de la nieve: 1.19 días Adelanto en la fecha de fusión de la nieve: 1.18 días Reducción de la cubierta de nieve: 2.62 días
Impactos del cambio global en Sierra Nevada: Resultados
Análisis de la evolución del bienestar en los municipios de Sierra Nevada
Análisis temporal del bienestar en los municipios de Sierra Nevada Caracterización del bienestar en los municipios de Sierra Nevada Información a partir de 22 indicadores socioeconómicos (8 dimensiones del bienestar sensu Millenium Ecosystem Assessment)
Amálisis diacrónico (1989 y 2009) pre declaración Espacio Natural / actualidad
Índice sintético de bienestar en los dos periodos Combina información procedente de indicadores simples Permite comparación entre entidades espaciales y/o temporales
Ratio Bienestar =
Bienestar 2009 Bienestar 1989
Valor> 1 mejora del bienestar Valor < 1 empeoramiento del bienestar
Análisis temporal del bienestar en los municipios de Sierra Nevada
Aumento significativo del índice de bienestar para todos los municipios entre 1989 y 2009
Solamente encontramos un descenso en el ratio de bienestar para 3 de los 56 municipios analizados (values of the wellbeing ratio below 1)
Análisis temporal del bienestar en los municipios de Sierra Nevada Estudios a escala regional, donde encontramos que municipios pertenecientes a Espacio Natural presentaron un incremento en el bienestar significativamente mayor que el observado para municipios fuera de espacio protegido
Agradecimientos A todos los investigadores y técnicos que han colaborado en el Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada A los diferentes organismos (regional, nacional y europeos) que han financiando de alguno u otra forma los proyectos de investigación implicados en el Observatorio de Cambio Global.
Photo Credits: NASA, Jose M. Barea, R. Aspizua
