Señales de cambio global en el sitio LTER-Sierra Nevada - LTER Spain

Montaña mas alta del sur de Europa (3482 m snm) ... minimicen los impactos del cambio global en dicha montaña. .... uso del suelo y cambios en el clima.
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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